理解彈塑性有限元法與剛塑性有限元法
板料成形數(shù)值模擬涉及到連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中材料非線性、幾何非線性、邊界條件非線性三非線性問(wèn)題的計(jì)算,難度很大。隨著非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論、有限元方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,通過(guò)高精度的數(shù)值計(jì)算來(lái)模擬板料成形過(guò)程
板料成形數(shù)值模擬涉及到連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中材料非線性、幾何非線性、邊界條件非線性三非線性問(wèn)題的計(jì)算,難度很大。隨著非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論、有限元方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,通過(guò)高精度的數(shù)值計(jì)算來(lái)模擬板料成形過(guò)程已成為可能。從70年代后期開(kāi)始,經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展,板料成形數(shù)值模擬逐漸走向成熟,并開(kāi)始在汽車(chē)、飛機(jī)等工業(yè)領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用。
FELAC 2.0的產(chǎn)品功能介紹
FELAC 2.0采用自定義的有限元語(yǔ)言作為腳本代碼語(yǔ)言,它可以使用戶(hù)以一種類(lèi)似于數(shù)學(xué)公式書(shū)寫(xiě)和推導(dǎo)的方式,非常自然和簡(jiǎn)單的表達(dá)待解問(wèn)題的微分方程表達(dá)式和算法表達(dá)式,并由生成器解釋產(chǎn)生完整的并行有限元計(jì)算C程序。
FELAC 2.0的目標(biāo)是通過(guò)輸入微分方程表達(dá)式和算法之后,就可以得到所有有限元計(jì)算的程序代碼,包含串行程序和并行程序。該系統(tǒng)采用一種語(yǔ)言(有限元語(yǔ)言)和四種技術(shù)(對(duì)象技術(shù)、組件技術(shù)、公式庫(kù)技術(shù)生成器技術(shù))開(kāi)發(fā)而成。并且基于FELAC 1.0的用戶(hù)界面,新版本擴(kuò)充了工作目錄中右鍵編譯功能、命令終端輸入功能,并且豐富了文本編輯功能,改善了用戶(hù)的視覺(jué)體驗(yàn),方便用戶(hù)快速便捷地對(duì)腳本或程序進(jìn)行編輯、編譯與調(diào)試。其中并行版在前后處理上進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。
彈塑性有限元法的介紹
彈塑性有限元法是一種用來(lái)計(jì)算材料在強(qiáng)力下的變形和破壞的數(shù)值方法。它基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中的彈塑性理論,并結(jié)合有限元方法進(jìn)行離散求解。在板料成形數(shù)值模擬中,彈塑性有限元法被廣泛應(yīng)用于模擬金屬材料的變形和破壞過(guò)程。
彈塑性有限元法的基本思想是將材料劃分為許多小的有限元單元,通過(guò)在每個(gè)單元上建立適當(dāng)?shù)牧W(xué)方程和材料本構(gòu)關(guān)系,求解位移和應(yīng)力場(chǎng)分布。在計(jì)算過(guò)程中,考慮材料的彈性和塑性行為,并根據(jù)材料的本構(gòu)關(guān)系確定應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系。通過(guò)迭代計(jì)算,得到最終的變形和應(yīng)力分布。
剛塑性有限元法的介紹
剛塑性有限元法是一種用來(lái)計(jì)算材料在高應(yīng)力下的變形和破壞的數(shù)值方法。它基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中的剛塑性理論,并結(jié)合有限元方法進(jìn)行離散求解。在板料成形數(shù)值模擬中,剛塑性有限元法常用于模擬非金屬材料(如塑料、橡膠等)的變形和破壞過(guò)程。
剛塑性有限元法的基本思想與彈塑性有限元法類(lèi)似,同樣將材料劃分為許多小的有限元單元,通過(guò)建立適當(dāng)?shù)牧W(xué)方程和材料本構(gòu)關(guān)系,求解位移和應(yīng)力場(chǎng)分布。不同的是,在剛塑性有限元法中,材料的塑性行為被簡(jiǎn)化為剛塑性模型,忽略了材料的彈性行為。因此,在計(jì)算過(guò)程中,只需考慮材料的變形和破壞,而不需要考慮材料的回彈和彈性恢復(fù)。
總結(jié)
板料成形數(shù)值模擬是一項(xiàng)重要的技術(shù),在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。彈塑性有限元法和剛塑性有限元法是常用的數(shù)值方法,用于模擬材料在強(qiáng)力下的變形和破壞過(guò)程。它們基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論和有限元方法,通過(guò)離散求解來(lái)得到材料的位移和應(yīng)力分布。這些數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展和應(yīng)用,為板料成形過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要的支持。