板料三维成形过程的有限元数值模拟

基于有限变形理论建立了三维金属板料成形过程的刚塑性有限元数学模拟,该数学模型采用物质坐标系中的Ｕｐｄａｔｅ－Ｌａｇｒａｎｇｅ描述,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有摩擦采用近似的库仑摩擦定律以改善计算的收敛性。为简经计算采用薄膜单元,并根据此模型编制程序。     

超塑成形/扩散连接过程的三维有限元模拟

采用Mindlin壳元,对SPF/DB工艺进行了模拟。利用罚函数方法,对板材自身接触问题进行分析,给出了接触板材间的接触力,并提出一种接触搜索判断方法,同时给出了算例。     

一种适用于板料成形过程分析的自适应有限元方法

本文主要讨论在板料成形过程的动态显式有限元分析中,有限元网格的再分割技术.单元为四节点壳单元,板料的材料特性假定满足Hill各向异性的弹塑性准则,采用自适应h-方案,通过细化和聚合单元调整网格的疏密,模具被假定为由刚性小平面组成,与同一单元的节点发生接触处的模具表面的法线之间的夹角作为单元再分的判据.通过对方形盒冲压成形过程的计算,说明该方法是有效的.     

受冲薄壁结构动力效应的显式有限元分析

提出一种计算受冲薄壁结构动力效应的显式有限元方法,采用退化四节点壳单元及快速可行的接触搜寻法,动用基于Ｐｒａｎｄｔｌ－Ｒｅｕｓｓ塑性流动增量理论的等向强化塑性Ｓｙｍｏｎｄｓ应变率材料模型与合适的应力回映方法,可以准确地模拟受冲薄壁结构的动态过程,文中实例表明：已被广泛采用的Ｒｅｉｄ与Ｒｅｄｄｙ的针对薄壁圆管横向压缩中某些特殊情况而作的变形模式假设并不具有广泛适应性;对应变率敏感材料,应变率效应不仅     

强夯加固机理的非线性动态冲击显式有限元数值分析

根据强夯的特点,采用同时考虑几何非线性、材料非线性、状态非线性,并且考虑瞬态大变形的非线性动态显式有限元,分析了强夯对地基土的冲击碰撞过程。该方法克服了以往有限元计算强夯动力问题时需再引入其他的简化假定的已知量,能较实际地反映强夯加固的动力特性。通过对工程实例计算研究,取得了令人满意的效果。     

轧制过程的显式动力学有限元模拟

采用显式动力学弹塑性有限元方法对平板轧制问题进行了模拟计算,得出咬入,稳定轧制和抛钢阶段整个轧制过程的应力应变场。通过将板宽对称中心线轧制压力分布的计算结果与实验值进行对比,表明计算结果准确。     

粘塑性材料成形过程的有限元分析

为了确定大型铝机轮等温锻造的变形力及揭示轮缘处形成折叠的原因,本文用刚一粘塑性有限元法对模拟件的成形过程进行了全面数值模拟。模拟计算和实验结果表明,有限元确定的等温锻造过程的变形力,可作为选择设备吨位的依据,根据刚-粘塑性有限元法所预测的金属流动规律,发现零件的形状很大程度上决定了轮缘处容易形成折叠。适当改进模具结构和改善润滑条件,有助于避免折叠缺陷的产生。     

载重子午线轮胎三维非线性有限元分析

建立了一个轮胎结构有限元分析模型,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触、轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性及橡胶基复合材料的各向异性.结果表明,该模型有效可靠.     

打捆机驱动轮系统接触三维有限元分析

应用ANSYS软件对打捆机驱动轮系统进行了三维接触非线性有限元分析,得出了接触应力的分布规律,并将其最大接触应力与应用简化方法进行了比较,两相吻合的结果表明,有限元分析结果可为系统的进一步精确分析提供依据．     

一种改进的2n因子乘积形式的逆矩阵求解算法

复杂结构的有限元分析需要耗费巨大的内存和计算机时间.在此过程中,有限元线性方程组的求解时间占很大比例,因此,发展高效的线性方程组求解算法是提高有限元分析效率的关键.针对矩阵求逆问题,该文将有限元方程组的系数矩阵视为等分块矩阵,并基于等分块矩阵的概念推广了传统的逆矩阵的n因子和2n因子乘积形式.推广后得到的这组乘积形式在适当条件下又分别可以退化到传统的逆矩阵的n因子和2n因子乘积形式.应用基于推广后得到的这组乘积形式的求逆算法来求解板材冲压成形有限元数值模拟中的大型有限元线性方程组,结果表明,该算法可以显著地提高大型有限元线性方程组的求解效率。     

用三维有限元模型计算复合材料粘接修补裂纹板的J积分

用复合材料单边粘接修补带裂纹金属板是三维应力问题,而采用简化的二维有限元分析模型计算则有一定近似性。本文建立了三维有限元模型,并计算了其断裂参数J积分。计算分析结果表明,厚度方向上J积分值是变化的,并且修补边比未修补边的J积分值有明显减小;修补前后裂纹面的张开位移明显不同;裂纹板模型的J积分值与裂纹长度在修补前为二次关系,修补后,变成线性关系;粘胶和补片的厚度、粘胶的模量对J积分的影响比较显著。为了提高修补性能,需要对粘胶和补片的几何尺寸和材料性能进行优化。     

Finite element and experimental method for analyzing the effects of martensite morphologies on the formability of DP steels

Abstract

In this article, we investigated the effect of martensite morphology on the mechanical properties and formability of dual phase steels. At first, three heat treatment cycles were subjected to a low-carbon steel to produce ferrite–martensite microstructure with martensite morphology of blocky-shaped, continuous, and fibrous. Tensile tests were then carried out so as to study mechanical properties, particularly the strength and strain hardening behavior of dual phase steels. In order to study the formability of dual phase samples, Forming Limit Diagram was obtained experimentally and numerically. Experimental forming limit diagram was obtained using Nakazima forming test, while Finite Element Method was utilized to numerically predict the forming limit diagram. The results indicated that the dual phase samples with fibrous martensite morphology had the highest tensile properties and strain rate hardening out of the three different microstructures. Blocky-shaped martensite morphology, on the other hand, had the worst mechanical properties. The study of the strain hardening behavior of dual phase sample by Kocks–Mecking-type plots, evinced two stages of strain hardening for all specimens with different microstructures: stages III and IV. The forming limit diagram of dual phase steels also proved that samples with fibrous martensite morphology had the best formability compared to other two microstructures. The simulated forming limit diagram manifested that there is a good agreement between experimental results and those obtained by FEM.     

超塑性材料约束胀形中的空洞损伤与变形局部化

将含有二阶段空洞长大模型的本构关系引入大变形刚黏塑性有限元中,研究了空洞敏感材料向锥台形凹模内超塑约束胀形时空洞化损伤与变形局部化行为,详细阐述静水背压Ｐｈ、初始空洞长大速率β＿０以及模具几何形状（锥角θ,模腔高度Ｈｐ）对局部化以及空洞断裂行为的影响,给出实现完全贴模条件下Ｐｈ－θ,Ｐｈ－β＿０,Ｈｐ－θ以及Ｐｈ－Ｈｐ间临界关系。     

Fracture prediction in stretch forming using finite element simulation combined with ductile fracture criterion

Summary  A criterion for ductile fracture is introduced in the finite element simulation of sheet metal forming. From the calculated histories of stress and strain in each element, the fracture initiation site and the critical stroke are predicted by means of the ductile fracture criterion. The calculations are carried out for axisymmetric stretch forming of various aluminium alloy sheets and their laminates clad by mild steel sheets. The predictions so obtained are compared with experimental observations. The results show that the combination of the finite element simulation and the ductile fracture criterion enables the prediction of forming limit in a wide range of sheet metals. Accepted for publication 11 August 1996     

曲面钣金件伸长翻边数值与解析研究

采用弹塑性大变形有限元方法研究了几何形状和材料参数对\"V\"型零件翻边的影响; 同时基于全量塑性理论及膜应变假定,推导了轴对称情况(管形件翻边)的解析计算模型,通过与有限元结果的比较,分析了解析模型的适用性.     

热轧与平面应变压缩试验的有限元对比分析

通过Gleeble-1500热模拟试验机测得的铝合金压缩的实验数据,根据弹塑性热力耦合大变形有限元理论,建立了本构方程,获得了热轧过程中的数值仿真模型;分析了轧制过程中应力及应变率场的变化规律及平均应变率、摩擦系数等参数对轧制变形的影响,并与平面应变压缩条件下试件的变形情况进行了对比.计算结果表明:轧后轧件中心节点处的应变与平面应变压缩试验中的应变比较接近,但应变率的变化情况却存在较大的差别.提出的变压缩速度的平面应变压缩方法,能够更准确地模拟材料热轧过程中的变形和软化机制.     

APPLICATION OF STOCHASTIC FINITE ELEMENT METHOD TO STRENGTH AND STABILITY ANALYSIS OF EARTH DAMS

This paper applies the stochastic finite element method to analyse thestatistics of stresses in earth dams and assess the safety and reliability of the dams.Formulations of the stochastic finite element method are briefly reviewed and theprocedure for assessing dam's strength and stability is described.As an example,adetailed analysis for an actual dam-Nululin dam is performed.A practical method forstudying built-dams based on the prototype observation data is described.     

整体加筋壁板裂纹扩展轨迹模拟及控制分析

应用有限元方法并结合裂纹扩展方向判据分析模拟了飞机整体加筋壁板裂纹的扩展轨迹,与实验结果对比证明此方法的有效性;并通过壳单元模型和粘聚区渐进损伤模型详细讨论了影响整体加筋壁板裂纹扩展的筋条参数,研究了壁板筋条对裂纹止裂的控制,并对不同参数下裂纹的应力强度因子和扩展情况作对比分析.文章所述方法和结论对于飞机整体加筋壁板的损伤容限设计具有指导意义.