彈塑性有限元法與剛塑性有限元法.docx

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1、彈塑性有限元法與剛塑性有限元法板料成形數(shù)值模擬涉及到連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中材料非線性、幾何非線性、邊界條件非線性三非線性問題的計算,難度很大。隨著非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論、有限元方法和計算機技術(shù)的發(fā)展,通過高精度的數(shù)值計算來模擬板料成形過程已成為可能。從70年代后期開始,經(jīng)過近二十年的發(fā)展,板料成形數(shù)值模擬逐漸走向成熟,并開始在汽車、飛機等工業(yè)領(lǐng)域得到實際應(yīng)用。本文評述了板料成形數(shù)值模擬的發(fā)展歷史和最新進(jìn)展,并指出了該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。1、板料成形的典型成形過程、物理過程與力學(xué)模型典型成形過程板料成形的具體過程多種多樣,在模擬分析時,可歸納成如圖1所示的典型成形過程。成

2、形時,沖頭在壓力機的作用下向下運動,給板料一個作用壓力,板料因此產(chǎn)生運動與變形。同時,沖頭、壓力圈和凹模按一定方式共同約束板料的運動與變形,從而獲得所要求的形狀與尺寸。物理過程板料成形的物理過程包括模具與板料間的接觸與摩擦;由于金屬的塑性變形而導(dǎo)致的加工硬化和各向異性化;加工中可能產(chǎn)生的皺曲、微裂紋與破裂及由于卸載而在零件中產(chǎn)生回彈。力學(xué)模型板料成形過程可歸納成如下的力學(xué)問題:給定沖頭位移、凹模位移及壓邊圈歷程函數(shù),求出板料的位移歷程函數(shù),使其滿足運動方程、初始條件、邊界條件、本構(gòu)關(guān)系及接觸摩擦條件。2板料成形數(shù)值模擬的發(fā)展歷史塑性有限元方法的發(fā)展根據(jù)材料的

3、本構(gòu)關(guān)系,用于板料成形分析的非線性有限元法大體上分為剛-(粘)塑性與彈-(粘)塑性兩類。粘塑性有限元法很早就在板料成形分析中應(yīng)用過,只是未能推廣。事實上,粘塑性有限元法適用于熱加工。在熱加工時,應(yīng)變硬化效應(yīng)不顯著,材料形變對變形速率有較大敏感性。

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