先进成形与智能技术 课件 9.1成形过程建模方法.pptx

;;图9.1金属塑性成形过程解析法与数值法建模流程;9.1.1塑性变形问题描述;;;战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造;战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造;;;9.1.2滑移线场法;在塑性流动平面上，塑性变形区内各点的应力状态均满足屈服准则，而且过任一点Q都存在两个相互正交的第一、第二剪切方向，这两个方向一般会随Q点位置的变化而变化。Q点代数值最大的主应力的指向称为第一主方向，由第一主方向顺时针转π/4所确定的最大切应力方向称为第一剪切方向，另一个最大切应力方向称为第二剪切方向。当Q点的位置沿最大切应力方向连续变化时，得到两条相互正交的最大切应力方向轨迹线，称为滑移线，塑性变形区内任一点均可引出两条相互正交的滑移线，从而构成滑移线网络，如图9.5所示。由第一剪切方向所得的滑移线称为α线，由第二剪切方向所得的滑移线称为β线。;;;战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造;9.1.3主应力法;例如，平面应变问题的屈服方程原为，现因忽略τxy的影响，而简化为σx－σy=2K（当σx＞σy）

将上述简化的平衡微分方程和屈服方程联立求解，并利用应力边界条件确定积分常数，以求得接触面上的应力分布，进而求得变形力等，这就是主应力法。由于经过简化的平衡方程和屈服方程实质上都是以主应力表示的，故此得名。又因这种解法是从切取基元体或者基元版着手的，故也形象地称为“切块法”;;战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造;将式（9-44）代入式（9-43），可得;

有限元的基本思想：

1）把变形体看成是有限数目单元体的集合

2）分片近似，对每一个单元选择函数来近似描述其场变量

3）将各个单元所建立的关系式加以集成，得到一个与有限个节点相关的总体方程

有限元法的实质就是将无限个自由度的连续体，简化成只有有限个自由度的单元集合体，并用一个较简单问题的解去逼近复杂问题的解。;金属塑性成形领域使用的有限元分析软件一般可分为专门为塑性成形分析开发的专业软件（如FORGE、DEFORM、DYNAFORM等）和基于适用于多领域的可进行塑性成形分析的通用软件（如ABAQUS、ANSYS、MARC等??，主要的金属塑性成形分析用商业有限元软件如表8.1所示。;战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造;一般Abaqus求解过程分为以下几个步骤：

1）建立模型，在进行分析之前，首先需要根据实际情况建立模型。模型的建立是分析的基础，需要准确地描述待分析的结构物或零件的几何形状和材料属性。可以使用CAE建模软件进行模型的创建，也可以通过导入CAD模型进行建模。

2）网格划分，模型建立完成后，需要对模型进行网格划分。网格划分是将几何模型划分为有限数量的小单元，用于数值计算。通过调整网格密度和单元类型等参数，可以提高分析结果的准确性。

3）定义材料属性和边界条件，在进行分析之前，需要定义材料的力学性质和边界条件。材料属性包括弹性模量、泊松比、密度等，边界条件包括约束条件和加载条件。可以通过定义材料属性和边界条件来模拟实际工程情况，以便进行准确的分析。

4）选择分析类型和求解器，CAE软件提供了多种分析类型和求解器供用户选择。常见的分析类型包括静力学分析、动力学分析、热力学分析等，求解器包括标准求解器和显式求解器。根据实际需求选择合适的分析类型和求解器，以获得准确的分析结果。;5）设置分析参数，在进行分析之前，需要设置分析的参数。分析参数包括时间步长、收敛标准、迭代次数等。合理设置分析参数可以提高分析的准确性和效率。可以通过设置分析控制参数来调整分析参数。

6）进行分析计算，设置分析参数后，可以进行分析计算。会根据模型、网格、材料属性、边界条件和分析参数进行数值计算，得到分析结果。

7）结果后处理，分析计算完成后，需要对分析结果进行后处理。CAE软件提供了丰富的后处理功能，可以对分析结果进行可视化、数据提取和报表输出等操作。通过后处理，可以直观地了解分析结果，并进行进一步的分析和判断。

8）结果分析和验证，对分析结果进行分析和验证。分析结果应与实际情况相符，可以通过与实验数据或理论计算结果进行对比来验证分析的准确性。如果分析结果与实际情况存在偏差，可以调整模型、网格、材料属性和边界条件等参数，重新进行分析。;THANKS