無網(wǎng)格法及其在任意形狀接觸界面金屬成形中的應(yīng)用研究.pdf

1、金屬塑性成形技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中具有重要地位。數(shù)值模擬技術(shù)提高了塑性成形過程的可控化水平,是優(yōu)化工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)的有力工具,對(duì)保證工件質(zhì)量,減少材料消耗和開發(fā)時(shí)間,降低制造成本有重要的意義。
　　 有限元法是應(yīng)用最為廣泛和有效的數(shù)值模擬技術(shù)。但迄今為止,有限元法模擬金屬塑性成形過程時(shí),存在應(yīng)力場(chǎng)精度達(dá)不到工程要求和網(wǎng)格容易發(fā)生畸變等諸多瓶頸性問題。這些困難的根本原因在于有限元法中單元網(wǎng)格的局限性。
　　 無網(wǎng)格法不需要產(chǎn)

2、生網(wǎng)格,避免了有限元法中單元網(wǎng)格帶來的一系列困難。它不僅能保證計(jì)算的精度,還能降低計(jì)算的難度,因此將無網(wǎng)格法用于分析金屬塑性成形過程有著重要的理論和實(shí)際意義。考慮到任意形狀接觸界面是金屬塑性成形中十分常見的接觸情形,因此本文將無網(wǎng)格法用于分析任意形狀接觸界面的金屬塑性成形問題。計(jì)算效率是無網(wǎng)格法的一個(gè)關(guān)鍵性制約因素,而積分運(yùn)算和接觸界面處理算法是影響無網(wǎng)格法效率的兩大重要原因,因此論文從這兩方面入手,著重研究提高無網(wǎng)格法計(jì)算效率的相關(guān)算

3、法。
　　 論文選擇基于移動(dòng)最小二乘近似函數(shù)的伽遼金無網(wǎng)格法作為數(shù)值分析方法,采用彈塑性材料模型作為計(jì)算的材料模型。在任意形狀接觸界面的處理方面,開展了模具型腔的描述方法、接觸對(duì)搜索算法、法向接觸力和切向摩擦力的計(jì)算方法等工作。在此基礎(chǔ)上,研究了基于更新拉格朗日描述的彈塑性材料變形過程控制求解方程及其相應(yīng)矩陣的定義式,并使用基于中心差分格式的動(dòng)力顯式求解算法求解該方程,最終實(shí)現(xiàn)了伽遼金無網(wǎng)格法在任意形狀接觸界面金屬塑性成形過程的

4、數(shù)值模擬。論文進(jìn)行的創(chuàng)新性工作有以下兩點(diǎn):
　　 1.將質(zhì)點(diǎn)積分法用于任意形狀接觸界面的金屬成形過程分析,在保證精度的前提下實(shí)現(xiàn)了高效率的積分運(yùn)算。質(zhì)點(diǎn)積分法是一種高效穩(wěn)定的積分方法,本文基于對(duì)任意形狀接觸界面處理算法的深入研究,將其用于對(duì)一個(gè)使用球頭形凸模擠壓塊狀銅質(zhì)工件的塑性變形過程進(jìn)行數(shù)值分析。將計(jì)算結(jié)果與基于ANSYS/LS-DYNA環(huán)境的有限元法得到的結(jié)果進(jìn)行比較,說明了本文提出方案的正確性和可行性。
　　 2