鋁型材擠壓有限元-有限體積復合數值模擬技術研究.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,根據材料在流動過程中所遵守的質量守恒、動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,推導出了適用于金屬材料塑性變形的質量方程、動量方程、能量方程、本構方程和狀態(tài)方程.并給出了這一控制方程組的有限體積求解列式,同時提出了速度場、應變速率場、應力場和溫度場等場量的數值求解方法及其實算法.該文針對復雜薄壁鋁型材擠壓數值仿真的特殊性,對有限元數值模擬的網絡劃分、時間增量步長

2、的選取、變形體的動態(tài)識別等技術進行了詳細的研究并提出了實現方法.全面解決了有限體積的跟蹤描述、物理場量的動態(tài)表述等關鍵技術問題.同時,提出了有限元法和有限體積法在復合模擬鋁型材擠壓過程中各自的應用范圍和兩種方法轉換的界定方法,解決了從有限元模擬系統(tǒng)到有限體積模擬系統(tǒng)的數據傳遞和信息繼承問題.建立了相應的有限元法/有限體積法統(tǒng)一求解模式的復合模擬系統(tǒng).統(tǒng)一求解模式的復合模擬系統(tǒng).該文首先分別利用有限元法和有限體積法,對窗戶鎖扣型材和門窗型

3、材的擠壓形過程進行了對比模擬研究,詳細地分析了兩種方法在模擬型材擠壓過程中的優(yōu)勢和不足.進而提出有限元法模擬預成形、有限體積法模擬終成形的復合數值分析方法,對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行了數值模擬,模擬結果和實際生產證明了該復合模擬技術的高效性和實用性.該文研究的結果不但有效解決了極度大變形的復雜薄壁鋁型材擠壓全過程的數值模擬問題,而且顯示了有限元法和有限體積法相結合的復合模擬方法對于其它復雜薄壁件塑性成形過