金属成型特殊非协调大变形有限元数值模拟

在金属成型领域,一种较新的特殊非协调大变形有限元法,即增强假设应变有限元法(简称EASM)已被研究用于进行数值模拟.为使该方法可适用于分析压缩大变形问题,对原由Simo提出的EASM列式进行了修正并编制了用于数值模拟变形过程的增强假设应变有限元程序EAS.FOR,通过2个标准算例来验证该方法的可行性和有效性.     

基于固有应变的船体板列焊接变形数值预测

采用固有应变有限元法,对船体板列焊接变形进行预测.确定了固有应变加载区域,进行了热弹塑性有限元分析,获得焊接温度场和应变场,提取热弹塑性有限元分析得到的残余应变数据,作为相应加载区域的固有应变值.加载固有应变值,进行结构弹性分析获得板列焊接变形,数值模拟结果可为板列焊接变形预测提供依据.分析了不同的焊接顺序对固有应变加载和结构变形的影响.     

无缝钢管局部径向模具塑性成形数值模拟研究

采用大变形弹塑性有限元理论，用DYNA3D(研究版)有限元软件对无缝钢管局部径向模具塑性成形过程进行了数值模拟研究，得出了钢管成形时内部应力应变的变化规律，并与物理模拟结果进行了比较，有限元法的计算结果和物理模拟结果吻合很好，说明采用大变形弹塑性有限元理论的计算方法是正确的。     

基于MSG理论的超薄梁弯曲问题的数值模拟

为了解决超薄梁弯曲计算中存在的低阶单元出现自锁和过刚的缺陷问题,采用基于应变梯度理论的假设应变有限元方法,研究了微尺度梁弯曲问题中的尺度效应.在假设应变单元设计中,非局部的应变梯度项通过围绕高斯点的胞元进行数值积分而得到.进一步在本构方程中引入等效应变梯度项,在积分本构方程时就可以反映材料在微细变形时的尺寸效应.首先,构造了一个基于细观机制的应变梯度理论的增强假设应变有限元模型.通过这种方法,非局部的应变梯度通过围绕高斯点的胞元积分而加入到本构方程中.由这个模型,发展了一个增强假设应变有限元程序,利用此程序对一超薄梁受均布荷载作用下,不同厚度,不同网格划分时的弯曲问题进行了数值模拟.结果显示,这种方法能够很好的体现出超薄梁在不同厚度和不同网格划分下的尺度效应.此方法具有较好的适用性.     

Q450冷弯成型角钢有限元数值模拟

采用非线性有限元法对冷弯成型过程中角钢各部位的应力、应变分布情况进行分析,并揭示了角钢在成型过程中金属的变形规律.结果表明,有限元模拟得出的板材应力、应变分布规律与实际情况相符合,冷弯回弹模拟结果与实测回弹值存在一定的误差,模拟结果中回弹角随着成型角增加时的变化规律与实测结果一致.采用非线性有限元法对冷弯成型过程进行数值模拟是可行的.     

深基坑开挖变形及被动区土体应力分析

以基坑插入比和宽高比作为主要影响因素,采用有限元法对基坑开挖全过程数值模拟,分析基坑开挖应力应变变化规律.结果表明基坑宽高比对水平应力变化比较敏感,插入比对基坑变形比较敏感.最后对基坑侧压力系数进行了理论推导,验证了数值模拟结果并指出了理论公式的局限性.     

压下率对42CrMo钢塑性成形与微结构演化的影响

以热物理模拟试验为基础,得到42CrMo钢发生动态再结晶的数学模型.采用热力耦合的弹塑性有限元法对42CrMo钢圆柱试样在形变温度为1 050℃、应变速率为0.1 s-1的热变形过程进行数值模拟,讨论该热变形过程中压下率对42CrMo钢试样应力/应变分布情况与微结构演化规律的影响.模拟结果表明:在热变形过程中,试样各部位变形不均匀,试样心部的等效应变最大,且变形不均匀性随着压下率增加先增大,然后趋于稳定;试样各部位的等效应力分布不均匀,其最大值一般位于心部大变形区与自由变形区和粘着区的交界处,平均等效应力在压下率约为20%时达到峰值;由于变形的不均匀性导致了动态再结晶的不等时性,动态再结晶首先发生在心部大变形区,然后,向自由变形区和粘着区延伸,而且该条件下动态再结晶临界应变约为20%;试样心部等大变形区的动态再结晶晶粒较细,而粘着区等小变形区的动态再结晶晶粒较粗大,随着压下率的增大,动态再结晶晶粒继续长大.     

一种拉延筋数值迭代分析模型

采用Love Kirchhoff假设及平面应变假设,通过对板料在拉延筋处变形过程的分析,建立了一种用于计算拉延筋阻力的二维拉延筋数值迭代分析模型.该模型不仅考虑了板料厚度变化、材料各向异性、中性层偏移,而且通过引入应变记忆因子构建了一种考虑板料混合强化特性的简易循环加载本构关系.数值计算结果表明,该模型能够有效地反映材料的加工硬化特性及包辛格效应.     

模拟冲击破碎的MCA方法

可移动元胞自动机法（MCA）是继有限元法和边界单元法之后发展起来的一种新的建立在非连续介质力学基础上的离散数值计算方法。文章介绍了MCA方法的理论基础，并利用MCA模拟软件对冲击载荷作用下脆性块体材料的破坏进行了二维数值模拟，得到了材料的破坏变形过程、温度场、速度场和应力应变关系曲线。数值模拟结果与实际吻合较好，说明该计算方法可以有效地计算和模拟冲击破坏问题。     

叉头一模两件预成形过程的数值模拟分析

锻造成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程,有限元法是用于锻造成形过程模拟中一种有效的数值计算方法.通过数值模拟技术分析叉头锻件改成一模两件的预成形过程,优化预成形模具型腔,获得合理的生产工艺,达到提高原材料利用率和生产班产量,并获得合格终锻件的目的.     

连续挤压成形过程仿真中的摩擦模型

基于连续挤压成形过程中的摩擦特点,分析了该过程的摩擦影响因素,建立了连续挤压成形过程的摩擦驱动力学模型,推导出摩擦泛函对总体刚度矩阵和荷载列阵的贡献,并且对连续挤压成形过程进行了计算机仿真。得出了有关连续挤压全过程的应力场、应变场和温度场分布。仿真结果与连续挤压成形过程中的摩擦特点相吻合。     

盒形件成形过程的计算机模拟

本文基于有限变形理论建立了三维金属板料成形过程的弹塑性薄膜有限元数学模型.数学模型采用流动坐标系中的Total Lagrange描述、J_2型本构方程、等向强化假设,考虑了板料的厚向异性,对于金属板料与模具的摩擦采用近似的库仑摩擦定律.采用根据此模型编制的程序模拟了盒形件的成形过程,并与实验结果进行了对比.     

有限体积法仿真金属塑性成形的基本理论

基于有限体积和塑性成形基本理论，推导出金属塑性成形的有限体积质量方程、动量方程、能量方程等控制方程，给出有限体积单元的速度分量和温度关于时间的微分方程，并提出了求解成形体的速度、温度、应变速率和应力等物理场量的计算方法。从而建立起了用有限体积法对金属塑性成形进行数值模拟的基本理论体系。     

铝型材挤压有限元和有限体积对比模拟

研究了有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)模拟金属塑性成形的基本理论和求解方法．针对铝合金门窗型材制品截面形状十分复杂、壁薄而成形坯料厚的具体特点，分别采用FEM和FVM对其挤压成形过程进行了对比模拟．结果表明，FEM计算效率高，但在模拟终成形阶段时，由于频繁的网格再划分，造成模拟结果严重失真；FVM避免了网格再划分问题，模拟精度高，但计算时间长．提出了采用FEM模拟铝型材挤压预成形，FVM模拟终成形的复合模拟方法，解决了料厚而壁薄这类铝型材挤压成形的数值模拟问题。     

板料成形中的大变形接触问题的有限元解法

基于弹塑性有限变形理论，采用ＵｐｄａｔｅｄＬａｇｒａｎｇｅ描述建立了用于板料成形分析的动力学有限元数学模型，考虑到材料的各向异性，给出了Ｊａｕｍａｎｎ应力形式的各向异性本构关系．引用罚函数法处理接触边界，对于板料与模具之间的摩擦采用修正的库仑摩擦定律，保证了计算的稳定性．基于此模型编制的有限元程序对一盒形工件的成形进行了数值分析，计算结果与实验结果基本符合．     

高强度钢板成形中零件表面损伤实验

分析总结了板料冲压成形中表面损伤的国内外研究成果,设计了一种带拉延筋的不等转角角锥件以模拟高强度钢板拉深过程中的零件表面损伤缺陷,用最大划痕深度来评价冲压件表面损伤程度.研究结果表明:随着拉深次数的增加,零件表面损伤越来越严重,表面损伤增长速度越来越快;表面硬度低的模具更容易使零件产生表面损伤;变形方式越复杂的变形区域越容易引起表面损伤缺陷.     

翻管工艺的研究

本文通过对外翻管工艺的实验研究,分析了翻管的变形特征,提出了扩口-卷曲-翻卷三种变形模式和扩口刚性端的概念.分析研究变形模式的转化条件和各种失稳型式产生的原因,导出了锥形模翻管的临界锥角、自由卷曲半径和圆角模翻管的终止曲率半径的公式.提供了翻管的多种方法、模具设计基本要求和一些有效的工艺措施.     

Deformation Behaviors of Laser Forming of Ring Sheet Metals

Laser forming is a highly flexible sheet metal forming technique. In laser forming along curved irradiation paths, the heated zone is bigger and the effects of the processing parameters on the deformation are complex. The deformation behaviors of laser forming of ring sheet metals have been investigated from the thermal-mechanics analysis by the finite element (FE) simulation based on the proposed finite element method model. The effects of ring central angle and scanning path on deformation of ring sheet metal were investigated. The results are as follows: (1) in comparison with the laser bending along linear path, the marked third point has two peak temperatures during the laser forming process along curved path; (2) the forming process fluctutes continuously and the sheet edge is warped because the rigid-ends effect due to the restriction of sheet; (3) when the ring central angle increases, the displacement difference of the marked three points decreases and then increases, and the warped curvature of sheet edge decreases; (4) when the laser beam diameter increases, the displacement difference of the marked three points decreases and the warped curvature increases.     

增量法在金属塑性成形有限元分析中的应用

有限元法是一种有效的数值计算方法，已经被广泛应用于金属成形过程的数值模拟中，由于金属塑性成形多是大变形且一般都是非线性的，所以需要运用增量理论来进行分析。本文论述了增量法在金属塑性成形有限元分析中应用的原理及方法，以Marc软件为平台，介绍了增量法在金属塑性成形有限元数值模拟中的应用。     

The strengthening East Asia summer monsoon since the early 1990s

Previous studies have documented a weakening tendency of the East Asian summer monsoon (EASM) since the end of the 1970s. In this study, we report that the EASM has been recovering since the early 1990s, although its strength is still less than in previous decades (averaged over the period 1965-1980). Following the recovery of the EASM, there has been a tendency in the last decade toward northward-moving rainbands and excessive rainfall in the Huaihe River valley (110°-120°E, 30°-35°N). There is evidence suggesting that the strengthening EASM since the early 1990s is linked to interdecadal change of land-sea thermal contrast.