2024年4月14日发(作者：左冷)
第
20
卷 第
4
期
1999
年
12
月
太原重型机械学院学报
Vol.20
№
4
Dec.1999JOURNALOFTAIYUANHEAVYMACHINERYINSTITUTE
文章编号
:1000-159X
(
1999
)
04-0283-05
金属塑性成形的三维刚塑性有限元模拟技术研究
刘建生
,
王立元
,
原向阳
(
太原重型机械学院机械工程系
,
太原
030024
)
摘 要
:
本文对三维刚塑性有限元模拟理论及有关技术问题进行了系统的研究
,
针
对模拟过程中的模具型腔曲面几何描述
,
动态接触边界处理等关键技术提出了有效的算
法
,
开发了相应的三维模拟软件。并以球冲头压缩方坯和曲轴成形为例进行了模拟
,
计算
结果表明所提出的算法和软件系统是可行的。
关键词
:
金属塑性成形
;
三维刚塑性有限元
;
数值模拟
中图分类号
:
TG302
文献标识码
:A
金属塑性成形中
,
具有三维变形特征的工艺较多
,
尤其是锻造、挤压和轧制等体积成形
工艺更是如此。而且随着塑性成形技术的发展
,
制件的形状也越来越复杂。因此
,
实现金属
塑性成形过程的三维数值模拟受到人们的极大关注。
三维刚塑性有限元模拟理论的研究可以追溯到八十年代初
和
shi
所
做的工作
[1]
。由于当时计算机技术及有限元模拟中的一些共性技术的制约
,
还很难实现塑
性成形工艺的三维模拟。
1983
年
,
孙捷先和
shi
首先提出简化三维刚塑性有限元
法
,
并模拟分析了楔形体的平砧压缩
[2]
,
随后孙捷先等人又采用该方法模拟分析了大型钢锭
芯部缺陷的压实效果
[3]
。简化三维有限元法可用以分析某些轧制和平砧锻造问题
,
实践表
明模拟结果和精度尚可满足要求。然而
,
由于其对未知数个数做了简化
,
因此严格来讲并不
是真三维模拟。近年来
,
随着塑性有限元理论和计算机技术的飞速发展
,
三维有限元技术在
金属塑性成形过程模拟中的应用取得了很大进步
[4,5]
。但是
,
实现这一进程还面临着不少
问题
,
尤其是三维模拟中的一些关键技术的解决
,
如三维模具型腔几何信息描述
,
有效统一
的动态接触边界处理技术和网络重分等等。因此
,
开展该方面的研究是非常必要的。
1
刚塑性有限元理论
收稿日期
:1999-10-23
基金项目
:
山西省自然科学基金资助项目
(
971042
)
作者简介
:
刘建生
(
1958-
)
,
男
,
太原重型机械学院机械工程系教授
,
研究方向为金属塑性成形数值模拟技术研究。
太原重型机械学院学报
1999
年
284
刚塑性有限元的基础理论是
Markov
变分原理
,
利用罚函数法引入体积不变条件后
,
建
立以下泛函
:
Π
=
・
∫
v
σε
2024年4月14日发(作者：左冷)
第
20
卷 第
4
期
1999
年
12
月
太原重型机械学院学报
Vol.20
№
4
Dec.1999JOURNALOFTAIYUANHEAVYMACHINERYINSTITUTE
文章编号
:1000-159X
(
1999
)
04-0283-05
金属塑性成形的三维刚塑性有限元模拟技术研究
刘建生
,
王立元
,
原向阳
(
太原重型机械学院机械工程系
,
太原
030024
)
摘 要
:
本文对三维刚塑性有限元模拟理论及有关技术问题进行了系统的研究
,
针
对模拟过程中的模具型腔曲面几何描述
,
动态接触边界处理等关键技术提出了有效的算
法
,
开发了相应的三维模拟软件。并以球冲头压缩方坯和曲轴成形为例进行了模拟
,
计算
结果表明所提出的算法和软件系统是可行的。
关键词
:
金属塑性成形
;
三维刚塑性有限元
;
数值模拟
中图分类号
:
TG302
文献标识码
:A
金属塑性成形中
,
具有三维变形特征的工艺较多
,
尤其是锻造、挤压和轧制等体积成形
工艺更是如此。而且随着塑性成形技术的发展
,
制件的形状也越来越复杂。因此
,
实现金属
塑性成形过程的三维数值模拟受到人们的极大关注。
三维刚塑性有限元模拟理论的研究可以追溯到八十年代初
和
shi
所
做的工作
[1]
。由于当时计算机技术及有限元模拟中的一些共性技术的制约
,
还很难实现塑
性成形工艺的三维模拟。
1983
年
,
孙捷先和
shi
首先提出简化三维刚塑性有限元
法
,
并模拟分析了楔形体的平砧压缩
[2]
,
随后孙捷先等人又采用该方法模拟分析了大型钢锭
芯部缺陷的压实效果
[3]
。简化三维有限元法可用以分析某些轧制和平砧锻造问题
,
实践表
明模拟结果和精度尚可满足要求。然而
,
由于其对未知数个数做了简化
,
因此严格来讲并不
是真三维模拟。近年来
,
随着塑性有限元理论和计算机技术的飞速发展
,
三维有限元技术在
金属塑性成形过程模拟中的应用取得了很大进步
[4,5]
。但是
,
实现这一进程还面临着不少
问题
,
尤其是三维模拟中的一些关键技术的解决
,
如三维模具型腔几何信息描述
,
有效统一
的动态接触边界处理技术和网络重分等等。因此
,
开展该方面的研究是非常必要的。
1
刚塑性有限元理论
收稿日期
:1999-10-23
基金项目
:
山西省自然科学基金资助项目
(
971042
)
作者简介
:
刘建生
(
1958-
)
,
男
,
太原重型机械学院机械工程系教授
,
研究方向为金属塑性成形数值模拟技术研究。
太原重型机械学院学报
1999
年
284
刚塑性有限元的基础理论是
Markov
变分原理
,
利用罚函数法引入体积不变条件后
,
建
立以下泛函
:
Π
=
・
∫
v
σε