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题目：
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雅宝题库解析：
板料成形加工在汽车制造、航空航天等工业中占有相当的比重。通常板壳结构件的开发、模具设计、金属材料成形过程分析等主要依赖于经验和试错法。为了缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品性能，人们便使用有限元等数值分析方法代替试错法，采用成形过程仿真等虚拟制造技术进行薄板件的设计制造。本文在课题组自行开发的板料成形有限元数值模拟系统SHEETFORM平台基础上，在北京比亚迪汽车模具有限公司和安徽江淮福臻车体装备有限公司的支持下，围绕板料成形有限元数值模拟的理论和方法，就其所涉及的一些关键技术进行了深入的研究。 本文首先研究了动力显式弹塑性有限元数值模拟的基本理论，分析了中心差分法及其数值稳定性，指出了其中一些影响计算速度和精度的若干关键题目。并在系统中采用了动—静联合算法，即采用动力显式算法进行成形过程模拟，再通过静力隐式算法进行回弹分析，此方法兼有动力显式算法和静力隐式算法的优点。 研究了板壳单元的特点以及存在的一些缺陷，建立了基于完全拉格朗日格式的无旋转自由度的三角形和四边形壳单元模型。新的单元模型在单个单元上体现出薄膜和弯曲变形的耦合，同时也避免了双线性等参单元计算中所需的等参变换，无需求解Jacobi矩阵，计算方便准确。实例表明，新单元模型具有较高的计算效率，计算精度也比较理想，可以满足当前工程实际要求。 在分析板壳接触变形特点的基础上，采用Nagata算法描述模具型面，给出了相应的接触搜索方法、接触点的计算和接触穿透的计算方法。该方法既具有数据结构简单、易于实现等优点，又具有表述模具型面的准确性，从而提高了成形过程有限元模拟分析的精度。在摩擦分析中，采用了近似库仑摩擦定律，利用与弹塑性分析中采用的应力回归算法相类似的计算方法求解摩擦力，具有良好的适用性。 研究了在回弹模拟中所采用的两种求解过程，讨论了回弹的求解方法及回弹分析中的多种平衡迭代方法，并对拟牛顿迭代公式算法提出了一种优化计算策略，减少了计算量，并且避免了可能带来的计算不稳定性题目。 研究了任意形状平面板料的全四边形有限元网格生成技术。根据板料成形有限元网格划分的特点及要求，在系统中实现了Q-Morph算法，并在此算法基础上增加了约束修补子算法，同时改进了Q-Morph算法中四边形单元顶边的生成子算法和四边形内多余三角形删除子算法，使整体算法的实现更加简单、有效，生成的网格具有边界敏感性、方位不敏感性和质量良好等优点。 研究了面向对象的非线性有限元软件设计方法，针对以往的板料成形非线性有限元软件框架设计当中所存在的缺陷，采用模型分析方法与有限元模型分离的方式，明确描述了各类之间的依赖关系以及相互之间的传递消息过程，建立了非线性有限元软件的框架结构。与以往的板料成形非线性有限元软件框架相比，本文提出的框架更能方便地实现框架的扩展和代码的重用，提高了软件的模块化、代码的重用性和易扩展性。 最后，采用改进后的软件系统SHEETFORM模拟了若干个实际冲压件的拉深成形情况。通过将模拟结果与实验值和其它商品化软件的模拟结果进行对比分析，验证了本文的研究内容在板料成形仿真分析中的准确性和可靠性。 |
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发表于 2022-9-2 20:04:48
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