金属塑性成型的非线性有限元分析分解.doc

Southwest University of Science and Technology 《塑性力学》课程设计（论文） 学院名称 土木工程与建筑学院 专业名称 工程力学 学生姓名 学号 指导教师 二〇一年六月 摘要: 金属塑性成型中一般会遇到以下问题关键词：Abstract: For metal plastic forming in general will encounter the following problems: First, how to define a reasonable stress and strain relationship of the metal material? Second, how to deal with the contact between metal and die? Third, how to solve the plastic forming of metals in grid computing change caused by calculating interruption? For such a problem, ANSYS provides a complete technical solution. In this paper, an axisymmetric plane model is introduced, which is a machined metal body and two rigid dies. Through the analysis and processing of their contact, the use of grid re division to multiple iterations, convergence, to obtain the results of the required, the corresponding stress and strain analysis. Keywords:：Plastic molding, Contact, ANSYS, Rezoning 目录 U第一章 引言U 1 U第二章 几何模型U 1 U第三章 ANSYS建模和单元、材料参数设定 2 U3.1 建立几何模型U 2 U3.2 定义单元类型 3 U3.3 定义材料属性U 3 U3.4 非线性问题的有限元方程U 3 U3.4.1增量求解方案 3 U3.4.2增量形式的完全拉格朗日方程 3 U3.4.3完全拉格朗日描述的有限元方程 5 U3.5 接触问题的求解方法U 5 U3.6 定义接触对U 5 U第四章 ANSYS求解过程 6 U4.1 分析类型U 7 U4.2 定义边界U 8 U4.3 定义载荷步U 8 U4.4 第一次非线性求解U 9 U第五章 网格重划分U 10 U5.1选择子步初始网格重划分U 10 U5.2第一次网格重划分的子步选择U 10 U5.3第二次网格重划分的子步选择U 11 U5.4选择一个区域重新划分网格 11 U5.5生成一个新的网格 11 U5.6映射变量平衡残差U 13 U第六章 结果与分析U 13 U6.1接触间隙 13 U6.2第一次网格重划分的子步选择U 14 U第七章 结论与建议 16 U参考文献U 17 第一章 引言 金属塑性成型的非线性有限元分析的工程实例表明rezoning[1]在金属成型分析中的有效性和实用性。ANSYS的rezoning功能有利于提高存在扭曲单元的非线性有限元分析中的收敛性。 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，因此成功模拟金属塑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，H1=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到金属件底部的距离为5.6mm,圆角中心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，L1=25.8mm，L2=15.2mm，L3=29.8mm，L4=34.72mm，五个圆角半径分别为R1=8mm，R2=8mm，R3=8mm，R4=4mm，R5=4mm。 图2-1 金