有限元分析课件.pptVIP

塑性有限元与线弹性有限元相比也就复杂得多，这主要体现为： 1） 由于塑性变形区中的应力与应变关系为非线性的，为了便于求解非线性问题，必须用适当的方法将问题进行线性化处理；一般采用增量法（或称逐步加载法）即将物体屈服后所需加的载荷分成若干步施加，在每个加载步的每个迭代计算步中，把问题看作是线性的。 2） 塑性问题的应力与应变关系不一定是一一对应的；塑性变形的大小，不仅取决于当时的应力状态，而且还决定于加载历史；而卸载与加载的路线不同，应变关系也不一样；因此，在每一加载步计算时，一般都应检查塑性区内各单元是处于加载状态，还是处于卸载状态。 3） 塑性变形中，金属与工模具的接触面不断变化；因此，必须考虑非线性接触与动态摩擦问题。 4） 塑性理论中关于塑性应力应变关系与硬化模型有多种理论，材料属性有的与时间无关，有的则是随时间变化的粘塑性问题；于是，采用不同的理论本构关系不同，所得到的有限元计算公式也不一样。 5） 对于一些大变形弹塑性问题，一般包含材料和几何两个方面的非线性，进行有限元计算时必须同时考虑单元的形状和位置的变化，即需采用有限变形理论。而对于一些弹性变形很小可以忽略的情况，则必须考虑塑性变形体积不变条件，采用刚塑性理论。 弹塑性有限元的基本原理 在塑性变形过程中，如果弹性变形不能忽略并对成形过程有较大的影响时，则为弹塑性变形问题，如典型的板料成形。 在弹塑性变形中，变形体内质点的位移和转动较小，应变与位移基本成线性关系时，可认为是小变形弹塑性问题； 当质点的位移或转动较大，应变与位移为非线性关系时，则属于大变形弹塑性问题； 相应地有小变形弹塑性有限元或大变形（有限变形）弹塑性有限元。 小变形弹塑性有限元计算是最基本的过程。对于大变形时，由于不但涉及材料的非线性，同时还要考虑应变与位移的几何非线性，有限元求解过程将更为复杂。 刚（粘）塑性有限元的基本原理 在塑性加工的体积成形工艺中，变形体产生了较大的塑性变形，而弹性变形相对很小，可以忽略不计，此时可认为是刚塑性问题，如锻造、挤压等；相应地则可以用刚塑性有限元法分析。刚塑性有限元法是在马尔可夫（Markov）变分原理的基础上，引入体积不可压缩条件后建立的。 金属塑性成形有限元模拟软件简介 1. 板料成形模拟软件DYNAFORM DYNAFORM专门用于工艺及模具设计涉及的复杂板成形问题，如弯曲、拉深、成形等典型板料冲压工艺，液压成形、滚弯成形等特殊成形工艺；并可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。 2. 体积成形模拟软件DEFORM DEFORM系列软件是基于工艺过程模拟的有限元系统(FEM)，可用于分析各种塑性体积成形过程中的金属流动以及应变应力温度等物理场量的分布，提供材料流动、模具充填、成形载荷、模具应力、纤维流向、缺陷形成、韧性破裂和金属微结构等信息，并提供模具仿真及其他相关的工艺分析数据。 塑料成型模拟 塑料流动模拟对塑料成型具有重要意义： 运用塑料流动模拟能帮助设计人员优化成型工艺与模具结构，指导设计人员从成型工艺的角度改进产品形状结构、选择适合的塑料材料和成型设备，评判不同材料采用同一工艺与模具成型的可行性，分析可能出现的问题； 达到降低生产成本、缩短模具开发周期的目的。 对于一般简单的塑料制品的成型，只进行流动模拟分析即可；但对于复杂精密塑件的成型，不仅要对流动过程进行模拟分析，还需要对充模、保压过程中塑件与模具的冷却进行分析；甚至需要分析开模后塑件的残余变形与应力等。 1.塑料流动过程模拟的基本原理 塑料成型过程中，由于塑料熔体的粘度高、雷诺数低，故熔体流动可简化为不可压缩的层流，符合牛顿流动定律。 熔体在型腔内流动的数值模拟分析分为一维、二维和三维分析。一维分析是二维分析的基础；二维分析是将任意形状的三维塑件模型展平成二维模型后，并分解成许多一维流动的基本单元进行一维分析；三维分析是在三维模型及其有限元网格的基础上进行的。二维分析主要用于确定塑料熔体和成型工艺参数的可行范围等以及成型过程技术上的可行性；三维分析则用于完整的成型过程数值模拟与仿真分析。 2. 塑料成型模拟软件简介 1)华塑CAE 3DRF 5.0软件 华塑CAE 3DRF 5.0软件是由华中科技大学塑性成型模拟及模具技术国家重点实验室李德群教授主持开发。 该软件有流动分析和冷却分析两大模块。 2)MOLDFLOW系列软件 包括流动分析、冷却分析、翘曲分析、收缩分析、结构应力分析、气体辅助注射成型分析、注射工艺参数优化等。 * 1943年R．Courant在求解扭转问题时为了表征翘曲函数而将截面分成若干三角形区域，在各三角形区域设定一个线性的