大锻件数值模拟准确性的基本条件
作者:sjzwx 发布于:2015-10-26 09:21:54
1.1力学模型正确
力学模型是否正确取决于用户在建立力学模型时是选择了传统的金属流动模型,如弹塑性模型、弹粘塑性模型、刚塑性模型和刚粘塑性模型,还是另外创立了适合的新模型,如真实应力应变曲线或金属流动曲线。
另外,在建立力学模型的同时,为了使得数学模型的建立和求解得以实现,选择和使用塑性成形原理的一系列力学规律,如材料的各向同性假设、体积不变原理、虚功原理等。
1.2数学模型正确
数学模型是在力学模型的基础上建立起来的微分方程组。所建立的数学模型可能与实际情况有差异,从而导致有限元计算结果与实际不符。
模拟软件进行数值模拟计算是否准确取决于所采用的有限元方法的类别与建立的微分方程式是否正确。其类别之一是采用弹塑性有限元和弹粘塑性有限元。这类有限元在弹性区采用虎克弹性应力应变关系定律,塑性区采用塑性变形普郎特.劳斯弹塑性增量方程屈服准则,主要适用于板形材料的塑性变形。其类别之二是采用刚塑性有限元和刚粘塑性有限元。刚塑性有限元主要用于金属冷加工的塑性变形问题。刚粘塑性有限元是把热加工金属视为牛顿不可压缩流体建立起来的有限元方程。对于热加工,刚粘塑性有限元法是国内外公认的分析金属成形问题最先进的方法之一。
有限元中,刚塑性有限元法是假设材料具有刚塑性的特点,把实际的加工过程定义为边值问题,从刚塑性材料的变分原理或上界定理出发,有限元模式把能耗率表示为节点速度的非线性函数,利用数学上的最优化原理,在给定变形体某些表面的力边界条件和速度边界条件的情况下,求满足平衡方程、本构方程和体积不变条件的速度场和应力场。速度场的真实解使以动可容速度场建立的能量泛函取极小值。但所得到的塑性力学的微分方程组一般不能用解析法求解,常采用数值解,这样就会出现各种误差。误差取决于所用的数值方法。
1.3算法稳定优化
算法是否稳定优化也有许多条件,如插值函数阶数的高低,通过算法优化可使有限元解的近似方程不断地被改进。
1.4单元划分精细
理论上是单元划分越细越好。但是,单元划分精细增加了计算量。
1.5选择的边界条件正确
正确的边界条件不能自动建立,选择不同会导致结果差异极大。
软件的使用者需要能正确和科学地确定所建立模型的边界条件和影响因素,如摩擦条件、材料参数、模具与设备、变形机理和成品性能。
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