基于全量理論的金屬體積成形有限元模擬研究.pdf

1、上海交通大學博士學位論文基于全量理論的金屬體積成形有限元模擬研究姓名：王鵬申請學位級別：博士專業(yè)：材料加工工程指導教師：董湘懷20091001構形預測和網格映射相結合的方法，解決了初始解確定問題：提出了適合于具有近似剛性區(qū)體積成形問題的局部自由度約束技術，旨在增強全量大步長計算的收斂性。構造了一步全量模擬方案，并開發(fā)了一步有限元計算程序。一步模擬忽略了變形的中間歷史環(huán)節(jié)，以一個大計算步在成形過程中的初始和終了構形之間進行有限元求解。構造

2、了多步全量模擬方案，并丌發(fā)了多步有限元計算程序。多步模擬根據整個成形過程中變形路徑和接觸狀態(tài)的變化進行計算步的劃分，以多個大增量步進行有限元求解。多步模擬基于全量理論追蹤變形全路徑的變化，通過近似地考慮成形接觸歷史變化來提高外力功估算的準確度，使全量有限元方法可以解決更具一般性的體積成形問題。通過以平面應變、軸對稱厚壁筒受內壓力成形及平面應變壓縮成形過程為算例進行正向一步或多步數(shù)值模擬，分析了變形路徑、材料硬化和邊界條件等因素對全量有限

3、元計算的影響，探討了全量理論在金屬體積成形有限元模擬中的適用性。對圓柱體鐓粗和平板軋制過程進行了正向一步模擬。針對平板軋制的一步模擬，提出了軋制過程中工件與軋輥之問摩擦邊界問題的處理方法。將一步有限元法的計算結果與增量有限元法的計算結果和實驗數(shù)據進行了對比，驗證了前者的正確性。對圓棒正擠壓和方坯拔長過程進行了正向多步模擬，并對圓棒正擠壓進行了相關實驗研究。將多步有限元法的計算結果與增量有限元法的計算結果和實驗數(shù)據進行了對比，驗證了前者的