数值模拟技术及其在金属塑性成形中的应用

《数值模拟技术及其在金属塑性成形中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《材加专业前沿讲座》前沿调研报告数值模拟技术及其在金属塑性成形中的应用学院：机械工程学院班级：xxxxx姓名：南京小诸葛学号：xxxxx目录一、摘要1二、正文12.1数值模拟技术12.1.1数值模拟技术简介12.1.2数值模拟技术的优势12.1.3有限元法发展历史22.1.4有限元法的发展现状22.1.5有限元法在机械中的应用22.2数值模拟技术在金属塑性成形中的应用22.3数值模拟技术的应用举例3三、参考文献4一、摘要在本次材加专业学科前沿体验课金淼老师关于数值模拟技术及其在金属塑形成型中的应用，我学到了很多先进前沿的知识。数值模拟技术是一项新型的求解数学模型的方

2、法，尤其是数值法中的有限元法，在机械行业运用广泛，在金属塑性成形过程中更是有着很大的实用价值，是一项值得我们认真研究的科学处理方法。关键字：数值模拟塑性成形有限元法二、正文在材加专业学科前沿体验课中，我们都听了很多老师在不同方面的专业知识的讲座，但让我留下最深印象的就是金淼老师讲授的“数值模拟技术及其在金属塑性成形中的应用”的讲座。数值模拟技术是一种新型的模拟分析的技术，在现实生产应用十分广泛，对我们专业的未来生产生活中的应用也是颇有价值，所以我对数值模拟技术做了下面的前沿调研报告。该调研报告分为三个部分来讲：首先讲什么是数值模拟技术，然后讲数值模拟技术在金属塑性成

3、形中的应用，最后会列举一个数值模拟技术实际生产中的例子。2.1数值模拟技术2.1.1数值模拟技术简介求解数学模型通常有两种方法：一种是解析法，它通过严格的数学推导求出问题的精确解，或称解析解；另一种是数值法，它通过一定的算法和程序，利用计算机计算出问题的近似解，又称数值解。常见的数值法有差分法，变分法和有限元法等。我们接下来主要讲解集成差分法和变分法二者数值模拟优点的有限元法。有限元法是求解各种复杂数理方程的一种数值计算方法，是弹性/塑性理论、计算数学、计算机软硬件有机结合在一起的一种数值分析技术，是解决工程实际问题的一种有力的数值计算工具。2.1.2数值模拟技术的

4、优势近年来，在计算机技术和数值分析方法的支持下，数值模拟技术在国防、航空航天、交通运输、电力、机械、工程建筑等领域得到了广泛的应用，从结构合理性设计到结构承载能力和工件寿命预测、从结构的稳定性到工件开裂预测等，各个领域都渗透者数值模拟技术的身影。例如，分析叶片成形过程，研究其缺陷产生原因，以期为实际锻造过程作知道，有效地改进叶片成型质量；模拟不同形状工件、不同变形条件下缺陷产生的过程，以便能更好地了解缺陷的成因及改进措施等。数值模拟以其低成本、高价值的优势成为越来越普通的工程计算和科学研究的手段，被越来越多的科研人员所接受和使用。因此，数值模拟技术也是降低制造成本、

5、缩短研发周期、搞笑而实用地预测研究缺陷的方法和手段。数值模拟技术已从一个单纯的分析工具转变为一种设计手段，成为快速发展的一个相对独立的科学领域，在理论和应用方面都具有学科的特色。其优势主要体现在：①有效缩短新产品的开发研究周期，大幅度降低产品研发成本；②以精确的分析结果为知道，制造出高质量的产品；③快速进行方案设计和改进，增加产品和工程的可靠性；④精确预测产品性能；⑤实现优化设计，降低材料的消耗和成本；⑥预先发现产品制造或工程设施中可能潜在的问题，减少经济损失和时4间消耗；⑦进行试过分析，查找事故发生的可能原因；⑧对实验方案进行仿真，选择最优方案及参数，同时缩短实验

6、时间，减小财力消耗等。2.1.3有限元法的发展历史1956年美国科学家Turner,Clough等人在分析飞机结构时，将刚架位移法推广到弹性力学平面问题，第一次给出用三角形单元求平面应力问题的正确解答。1960年Clough进一步处理了平面问题，并第一次提出“有限单元法”的名称，并取得了一系列成果。60-70年代，有限元的巨大成就引起了数学界的注意，对于有限元离散化误差，收敛性，稳定性等方面的研究巩固了有限元的数学基础。70年代有限元发展异常迅速，从“位移法”开始已经发展成内容十分广泛的计算力学学科，仅分析方法而论，可分为：位移元，杂交元，混合元，边界元，样条元和半

7、解析法等；就分析对象而言，已由固体力学分析，发展为流体，传导，塑性，粘弹性等，近年来，每年发表有关有限元的论文数以千计。2.1.4有限元法的应用现状由于该法具有灵活、快速和有效的特点，使得其发展非常迅速，很快成为许多科学技术领域和实际工程问题中广泛应用的方法。应用领域涉及机械制造、材料加工、航空航天、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、汽车、石油以及生物工程等等任何涉及场的问题。目前，国际上有90％的机械产品和装备都要采用有限元方法进行分析，进而进行设计修改和优化。实际上有限元分析已成为替代大量实物实验的数值化“虚拟试验”，基于该方法的大量计算分析与典型的