鋁型材擠壓有限元-有限體積復(fù)合數(shù)值模擬技術(shù)研究.pdf

1、該文創(chuàng)造性地將用于流體分析的有限體積方法引入金屬塑性成形過程中,根據(jù)材料在流動(dòng)過程中所遵守的質(zhì)量守恒、動(dòng)能守恒和能量守恒原理和剛塑性材料的體積不可壓縮條件,推導(dǎo)出了適用于金屬材料塑性變形的質(zhì)量方程、動(dòng)量方程、能量方程、本構(gòu)方程和狀態(tài)方程.并給出了這一控制方程組的有限體積求解列式,同時(shí)提出了速度場(chǎng)、應(yīng)變速率場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)等場(chǎng)量的數(shù)值求解方法及其實(shí)算法.該文針對(duì)復(fù)雜薄壁鋁型材擠壓數(shù)值仿真的特殊性,對(duì)有限元數(shù)值模擬的網(wǎng)絡(luò)劃分、時(shí)間增量步長

2、的選取、變形體的動(dòng)態(tài)識(shí)別等技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究并提出了實(shí)現(xiàn)方法.全面解決了有限體積的跟蹤描述、物理場(chǎng)量的動(dòng)態(tài)表述等關(guān)鍵技術(shù)問題.同時(shí),提出了有限元法和有限體積法在復(fù)合模擬鋁型材擠壓過程中各自的應(yīng)用范圍和兩種方法轉(zhuǎn)換的界定方法,解決了從有限元模擬系統(tǒng)到有限體積模擬系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞和信息繼承問題.建立了相應(yīng)的有限元法/有限體積法統(tǒng)一求解模式的復(fù)合模擬系統(tǒng).統(tǒng)一求解模式的復(fù)合模擬系統(tǒng).該文首先分別利用有限元法和有限體積法,對(duì)窗戶鎖扣型材和門窗型

3、材的擠壓形過程進(jìn)行了對(duì)比模擬研究,詳細(xì)地分析了兩種方法在模擬型材擠壓過程中的優(yōu)勢(shì)和不足.進(jìn)而提出有限元法模擬預(yù)成形、有限體積法模擬終成形的復(fù)合數(shù)值分析方法,對(duì)窗戶鎖扣型材的平模擠壓和圓管型材的分流模擠壓成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)證明了該復(fù)合模擬技術(shù)的高效性和實(shí)用性.該文研究的結(jié)果不但有效解決了極度大變形的復(fù)雜薄壁鋁型材擠壓全過程的數(shù)值模擬問題,而且顯示了有限元法和有限體積法相結(jié)合的復(fù)合模擬方法對(duì)于其它復(fù)雜薄壁件塑性成形過