液壓成形數(shù)值仿真力學(xué)模型的適應(yīng)性分析與軟件工具開(kāi)發(fā).pdf

1、由于通過(guò)液壓成形技術(shù)可以制得具有高的強(qiáng)度和剛度的汽車零部件，同時(shí)它又大大節(jié)省了材料，顯著縮短了加工時(shí)間，因此在近幾十年得到了很快的發(fā)展，并在汽車輕量化中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。此外，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代精密控制技術(shù)特別是液壓控制技術(shù)的進(jìn)步，液壓成形技術(shù)開(kāi)始逐步應(yīng)用于航空、航天、船舶等其他領(lǐng)域。但是在液壓成形的數(shù)值仿真中，材料的力學(xué)模型、液壓加載的模式以及其他工藝參數(shù)等都會(huì)影響計(jì)算機(jī)仿真的精度。論文在GF973項(xiàng)目的支持下，完成的主要

2、研究成果總結(jié)如下：
　　1.本構(gòu)模型的二次開(kāi)發(fā)
　　在深入研究了本構(gòu)數(shù)值積分算法的基礎(chǔ)上，采用半隱式向后Euler算法，針對(duì)三維Hill’48屈服準(zhǔn)則，推導(dǎo)了該模型半隱式向后Euler算法方程式，編寫(xiě)了相應(yīng)的計(jì)算程序。然后利用大型非線性有限元軟件LS-Dyna提供的用戶自定義接口平臺(tái)——用戶材料子程序UMAT，實(shí)現(xiàn)了三維Hill’48屈服準(zhǔn)則的本構(gòu)積分模塊。通過(guò)單個(gè)單元單向拉伸和復(fù)雜液壓成形，對(duì)嵌入的屈服準(zhǔn)則進(jìn)行了驗(yàn)證。此外

3、，針對(duì)碳鋼材料的T型三通管內(nèi)高壓成形，分別應(yīng)用二維平面應(yīng)力的Hill’48屈服準(zhǔn)則和三維應(yīng)力的Hill’48屈服準(zhǔn)則進(jìn)行液壓成形計(jì)算機(jī)仿真，并和物理試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，以分析其適應(yīng)性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二次開(kāi)發(fā)的力學(xué)模型能更好地反映碳鋼材料的液壓成形過(guò)程，其具有更高的精度。
　　2.液壓成形快速建模仿真工具的開(kāi)發(fā)
　　在綜合比較LS-Dyna自帶前處理器LS-PrePost和Dynaform液壓成形模塊的基礎(chǔ)上，利用 C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了

4、基于LS-Dyna求解器的液壓成形快速建模仿真工具。該工具大大簡(jiǎn)化了液壓成形前處理的操作，它包含了三種單元模式（常規(guī)殼單元、考慮法向應(yīng)力殼單元、實(shí)體單元）、兩種液壓加載方式（壓力加載、體積加載），同時(shí)還嵌入了新的二次開(kāi)發(fā)的本構(gòu)模型（Hill’48三維應(yīng)力模型、Barlat’91平面應(yīng)力模型、Barlat’91考慮法向應(yīng)力模型）。與傳統(tǒng)的液壓成形建模軟件工具相比，此軟件工具提供了更加合理而又多樣的材料模型，能更加真實(shí)地反映液壓成形的過(guò)程。