【摘 要】
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该文创造性地将用于流体分析的有限体积方法引入金属塑性成形过程中,根据材料在流动过程中所遵守的质量守恒、动能守恒和能量守恒原理和刚塑性材料的体积不可压缩条件,推导出
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该文创造性地将用于流体分析的有限体积方法引入金属塑性成形过程中,根据材料在流动过程中所遵守的质量守恒、动能守恒和能量守恒原理和刚塑性材料的体积不可压缩条件,推导出了适用于金属材料塑性变形的质量方程、动量方程、能量方程、本构方程和状态方程.并给出了这一控制方程组的有限体积求解列式,同时提出了速度场、应变速率场、应力场和温度场等场量的数值求解方法及其实算法.该文针对复杂薄壁铝型材挤压数值仿真的特殊性,对有限元数值模拟的网络划分、时间增量步长的选取、变形体的动态识别等技术进行了详细的研究并提出了实现方法.全面解决了有限体积的跟踪描述、物理场量的动态表述等关键技术问题.同时,提出了有限元法和有限体积法在复合模拟铝型材挤压过程中各自的应用范围和两种方法转换的界定方法,解决了从有限元模拟系统到有限体积模拟系统的数据传递和信息继承问题.建立了相应的有限元法/有限体积法统一求解模式的复合模拟系统.统一求解模式的复合模拟系统.该文首先分别利用有限元法和有限体积法,对窗户锁扣型材和门窗型材的挤压形过程进行了对比模拟研究,详细地分析了两种方法在模拟型材挤压过程中的优势和不足.进而提出有限元法模拟预成形、有限体积法模拟终成形的复合数值分析方法,对窗户锁扣型材的平模挤压和圆管型材的分流模挤压成形过程进行了数值模拟,模拟结果和实际生产证明了该复合模拟技术的高效性和实用性.该文研究的结果不但有效解决了极度大变形的复杂薄壁铝型材挤压全过程的数值模拟问题,而且显示了有限元法和有限体积法相结合的复合模拟方法对于其它复杂薄壁件塑性成形过程的数值模拟具有一般性和推广价值.
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