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Rapid Finite Element Analysis of Bulk Metal Forming Process Based on Deformation Theory

钢铁研究学报(英文版)

关键词:

基于全量理论的金属体积成形多步数值模拟

王鹏董湘怀傅立军

金属学报

运用一种基于全量理论的多步有限元方法计算分析了金属体积成形过程. 该方法针对刚塑性不可压缩材料, 在静力平衡条件下以约束变分原理通过最小化近似塑性势能进行有限元求解. 多步模拟在各中间构形的虚拟滑动约束下沿变形路径进行分步迭代计算, 考虑了接触和变形历史, 能够快速模拟较复杂的体积成形问题. 运用该方法对几个典型金属体积成形过程进行了正向一步和多步数值模拟, 将计算结果与增量有限元法计算结果进行了比较. 结果表明:在计算金属体积成形过程中, 基于全量理论的多步有限元模拟能够在大大缩短计算时间的同时获得与增量法计算结果相比偏差小于10%的计算结果.

关键词: 金属体积成形 , finite element method , multi--step simulation , deformation theory of plasticity , rigid--plastic materials

基于双向渐进结构优化的叶片锻件预成形设计

邵勇 , 陆彬 , 陈军 , 郭平义

材料科学与工艺

为了实现体积成形的预成形优化设计,基于双向渐进结构（BESO）优化的思想,提出了一种针对体积成形预成形设计的新方法——拓扑优化法,并详细给出了该方法的优化策略、单元增删准则、插值处理等关键技术.利用自行开发的优化程序,结合DEFORM-2D有限元模拟软件,以理想充填模腔、最小飞边状态为目标,以静水压力的大小作为单元的增删准则,从毛坯的欠填充状态出发,对二维叶片锻件的预成形结构进行了优化设计.优化结果表明：该方法算法原理清晰明确,实现方便,整个过程集成化后,从模拟到优化均可实现自动进行,运行效率高,并具有较高的优化精度.

关键词: 叶片 , 体积成形 , 预成形设计 , 渐进优化 , 拓扑优化