基于EFG法的金属塑性成形问题研究

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由于网格依赖性,有限元法在处理金属弹塑性问题时会遇上网格畸变导致计算无法收敛的问题。无网格法基于点的近似,可以彻底或部分地消除网格,避免网格畸变问题的出现。本文采用无网格伽辽金法,通过变刚度法进行增量迭代,建立了金属塑性成形问题的模拟方案,并通过算例验证了该方法的可行性。   位移边界条件的处理是影响计算精度和决定求解难易程度的主要因素。本文分别对拉格朗日乘子法、罚函数法和坐标变换法等处理悬臂梁受集中载荷情况下的本质边界条件的计算精度和编程难易程度进行分析,确定坐标变换法处理较复杂模型塑性成形过程中的边界条件。   研究了小应变弹塑性无网格伽辽金方法在金属塑性成形过程模拟中的应用。采用变刚度法进行增量迭代计算,并利用坐标变换法满足本质边界条件,分别对三辊斜轧和压印两个塑性成形过程进行了模拟研究并编写了程序,验证了该方法的可行性。通过比较不同参数下所得的模拟结果,得出结论:离散节点数越大,增量步数越多,计算精度越高,但计算时间越长,而收敛系数对计算精度的影响不大。   研究了弹塑性大变形无网格伽辽金法应用于金属塑性成形过程模拟的关键问题。在对任意边界形状的二维金属塑性成形过程的无网格伽辽金方法进行分析的基础上,采用修正的拉格朗日法建立金属大变形弹塑性无网格伽辽金法方程。为了满足变形过程中的几何和材料非线性规律,求解过程中迭代方法根据Newton-Raphson增量进行迭代,本构关系积分采用切向预测径向返回的子增量法,收敛判断采用位移准则,弹塑性应力应变矩阵通过计算比例因子进行修正。并以圆柱体压缩和反向平面挤压两种金属大变形过程为例进行了模拟,验证了该方法的可行性。   本文所提出的方法在计算过程中没有出现网格畸变现象,为弹塑性大变形问题的研究提供了参考。
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