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1、金属塑性成型的非线性有限元分析SouthwestUniversityofScienceandTechnology《塑性力学》课程设计（论文）学院名称专业名称学生姓名学号指导教师土木工程与建筑学院工程力学张林20131482文军二O—六年六月摘要：对于金属塑性成型中一般会遇到以下问题：1.如何定义一个合理的金属材料应力应变关系？2.如何处理金属与模具之间的接触？3.如何解决在金属塑性成型计算中网格发生激变而造成计算中断？针对这样的问题，ANSYS提供了一个完备的技术解决方案。本文介绍了一个轴对称平面模型，即一个被加工金属体和两个刚性模具。通过分析和处理它们的接触
2、，利用网格重分来多次迭代，收敛，来获得所需要的结果，进行相应的应力应变分析。关键词：槊性成型；接触；ANSYS；M格重分Abstract:Formetalplasticformingingeneralwillencounterthefollowingproblems:First,howtodefineareasonablestressandstrainrelationshipofthemetalmaterial?Second,howtodealwiththecontactbetweenmetalanddie?Third,howtosolvetheplastic
3、formingofmetalsingridcomputingchangecausedbycalculatinginterruption?Forsuchaproblem,ANSYSprovidesacompletetechnicalsolution.Inthispaper,anaxisymmetricplanemodelisintroduced,whichisamachinedmetalbodyandtworigiddies.Throughtheanalysisandprocessingoftheircontact,theuseofgridredivisiont
4、omultipleiterations,convergence,toobtaintheresultsoftherequired,thecorrespondingstressandstrainanalysis.Keywords:：Plasticmolding,Contact,ANSYS,Rezoning冃录U第一章引s1UU第二章几何模1uU第三章ANSYS建模和单元、材料参数设2U3.1建立几何模2UU3.2定义单元类33.3定义材料属3UUU3.4非线性问题的有限元方矛S3UU3.4.1增量求解方案33.4.2增量形式的完全拉格朗日方f呈33.4.3完全拉格
5、朗日描述的有限元方矛呈5UUUU3.5接触问题的求解方法53.6定义接触5UUU第四章ANSYS求解过程6U4.1分析类...7UU4.2定义边...8UU4.3定义载荷8UU4.4第一次非线性求解9UUU第五章网格重划分10U5.1选择子步初始网格重划10UU5.2第一次网格重划分的子步选S10UU5.3第二次网格重划分的子步选11UU5.4选择一个区域重新划分网牛各115.5生成一个新的网115.6映射变量平衡残差13UUUUU第六章结果与分丰斤13U6.1接触间隙：..136.2第一次网格重划分的子步选择14UUU第七章结论与建i义16U参考文献17U第
6、一章引言有限元法在复杂的金属成型的设计和分析中起着重要的作用［2］,并且能够显著改善产品性能。由于金属塑性成型过程中包含了非线性计算，因此成功模拟金属塱性成型是一项非常复杂的工作。材料成型包括了大变形，弹塑性和接触分析［3］。网格重分对克服收敛困难是一个强有力的工具。第二章几何模型一个金属块在模具的作用下被挤压成型为飞轮圆盘，所以这一问题具有轴对称性质，如图2-1所示为金属塑性成型的轴对称力学模型［4］，模型的几何参数如下：H=169mm,Hl=57.68mm,圆角中心1和2到金属件顶部的距离为1.6mm，圆角中心3到金属件底部的距离也为1.6mm，圆角中心4
7、到金属件底部的距离为5.6mm,圆角屮心5到金属杆底部的距离为-3.68mm，负号表示圆角中心5在金属件底部的下方，L=35mm，Ll=25.8mm,L2=15.2mm，L3=29.8mm，L4=34.72mm,五个圆角半径分别为Rl=8mm，R2=8mm，R3=8mm，R4=4mm，R5=4mm。图2-1金属塑性成型的轴对称力学模型1第三章ANSYS建模和单元、材料参数设定3.1建立几何模型本实例为轴对称平面模型，由一个被加工金属体和两个刚性模具，模具呈刚性。属于接触类型中，“刚-柔”接触。即一个表面是完全刚性的一一除刚体运动外无应变、应力和变形，另一表面为
8、软材料构成，是可变形的。表3-1实例建
