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轴对称刚塑性无网格法及其在体积成形中的应用

作者：张海霞 Publish: 2006-7-5 Hits:-

【中文题名】

轴对称刚塑性无网格法及其在体积成形中的应用

【英文题名】

The Axisymmetic Rigid-Plastic Meshless Method and Its Application in Forming

【学科专业】

机械设计及理论

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-7-5

【中关键词】

无网格法,再生核质点法（RKPM）,刚塑性,轴对称问题,镦粗,摩擦

【英关键词】

meshless method,RKPM method,rigid-plastic,axisymmetric problem,upsetting,friction,plastic forming,

【分类导航】

工业技术>金属学与金属工艺>金属压力加工>一般性问题>压力加工理论>

【论文摘要】

在塑性成形、结构碰撞等工程领域中存在大量的弹塑性大变形问题,用有限元法模拟这些过程时,由于单元畸变的存在,往往需要采用网格重划技术才能得到较为准确的计算结果,但计算的效率和精度会大大降低。无网格方法是近年来在国际上兴起并得到迅速发展的一种数值方法,本文采用无网格方法中的再生核质点法(RKPM)分析刚塑性镦粗问题。由于无网格法只采用节点数据进行计算,避免了网格的重新划分,有效地克服了上述的弊端,适用于分析大变形问题,而且具有后处理简单和计算精度高等优点。本文首先介绍了无网格法的基本原理,包括无网格法的近似方法,权函数,影响域,积分方法,边界条件的处理等,并介绍了无网格法的几种常用方法;其次讲述了刚塑性无网格法的变分原理,推导了刚塑性轴对称问题的RKPM法公式,并分析了无网格法在求解过程中与有限元法的主要区别;最后编制了刚塑性轴对称问题的无网格法程序,分析了圆柱体的镦粗过程,通过与DEFORM模拟结果的比较可知两种方法的计算结果吻合良好,验证了该方法的可行性和有效性。利用编制的程序模拟了高径比为1.0,当摩擦系数从0.05到0.5之间变化时圆柱体镦粗的过程,给出了镦粗过程中试件鼓度与接触面上的摩擦系数...

【论文题纲】

摘要	5-6
Abstract	6-10
第1 章绪论	10-18
1.1 引言	10-11
1.2 无网格法的发展历史及现状	11-16
1.2.1 国外发展历史及现状	12-15
1.2.2 国内发展历史及现状	15-16
1.2.3 无网格方法在金属塑性成形过程中的应用	16
1.3 课题的研究意义及论文的研究内容	16-18
第2 章无网格方法的基本理论	18-38
2.1 无网格法的近似方法	18-22
2.1.1 最小二乘法	18-21
2.1.2 再生核函数方法	21-22
2.2 几种常用的无网格法	22-31
2.2.1 EFG 方法	22-26
2.2.2 SPH 方法	26-28
2.2.3 RKPM 方法	28-31
2.3 无网格法的权函数	31-35
2.4 节点的影响域	35-36
2.5 无网格法的积分方法	36-37
2.6 边界条件的处理	37
2.7 本章小结	37-38
第3 章轴对称刚塑性问题中的RKPM 无网格法	38-55
3.1 刚塑性无网格法	38-41
3.1.1 刚塑性可压塑材料的变分原理	38-40
3.1.2 摩擦条件的选取	40-41
3.2 轴对称问题的无网格法公式	41-52
3.2.1 轴对称问题中的应力应变关系	41-43
3.2.2 轴对称问题中RKPM 方法的近似形式	43
3.2.3 轴对称问题中RKPM 方法的修正函数	43-44
3.2.4 形函数、形函数导数及它们的离散化形式	44-45
3.2.5 轴对称问题中RKPM 方法的求解程序	45-50
3.2.6 背景网格积分	50-52
3.3 无网格法与有限元法的区别	52-54
3.3.1 形函数不同	52-53
3.3.2 整体刚度矩阵的组成不同	53
3.3.3 本质边界条件的处理不同	53-54
3.3.4 积分方法不同	54
3.4 本章小结	54-55
第4 章无网格RKPM 方法程序的结构及算例	55-73
4.1 引言	55
4.2 程序设计的基本思想	55
4.3 程序的流程图	55-57
4.3.1 主程序的流程图	55-56
4.3.2 程序的计算步骤	56-57
4.4 算例分析	57-67
4.4.1 节点数对结果的影响	58-65
4.4.2 尺寸因子α对结果的影响	65
4.4.3 权函数对结果的影响	65-66
4.4.4 无网格法优越性的体现	66-67
4.5 镦粗实验中的无网格模拟	67-70
4.6 圆柱体镦粗实验	70-72
4.6.1 实验设备、仪器与物料	70-71
4.6.2 实验过程	71-72
4.7 本章小结	72-73
结论	73-74
参考文献	74-80
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果	80-81
致谢	81-82
作者简介	82

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.71746



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