【机械类文献翻译】板料成形中有限元仿真及相关技术的研究进展
2A12铝合金锻件成形的有限元模拟
2A12铝合金锻件成形的有限元模拟彭柳锋;郭道强;魏玉勇;徐成龙;段柏华;林高用【摘要】Three sets of forging molds were designed for 2A12 aluminum alloy forgings. Numerical simulation of the forging processes of 2A12 aluminum alloy in the molds was performed based on DEFORM-3D software. Results showed that the large-taper transition mold significantly reduced the forming load and made the forging streamline distribute more reasonably, compared with the small-taper mold. A proper increase in the diameter of the lower die hole can reduce the forging force and the wear of die hole. The engineering test that was carried out using a preferred mold successfully yielded a qualified forged products, verifying the reliability of numerical simulation.%针对2A12铝合金锻件,设计了3组锻造成形模具,基于DEFORM-3D软件,对2A12铝合金在3组模具中的成形过程进行了数值模拟.结果表明,相比于小锥度模具,大锥度过渡的模具结构可以显著降低成形载荷,并使锻件流线分布更合理;适当增大下端模孔孔径,可进一步降低成形载荷,减少模孔磨损.采用优选的模具进行工程试验,顺利试制出合格锻件,验证了数值模拟的可靠性.【期刊名称】《矿冶工程》【年(卷),期】2017(037)005【总页数】6页(P99-104)【关键词】2A12铝合金;模锻;有限元模拟【作者】彭柳锋;郭道强;魏玉勇;徐成龙;段柏华;林高用【作者单位】中南大学材料科学与工程学院有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,湖南长沙 410083;郴州市强旺新金属材料有限公司,湖南郴州423000;中南大学材料科学与工程学院有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,湖南长沙 410083;郴州市强旺新金属材料有限公司,湖南郴州423000;中南大学材料科学与工程学院有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,湖南长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG316随着计算机技术的迅猛发展及数值计算方法的日益进步，有限元数值模拟技术在工程实践分析和设计中的应用日益广泛［1－4］。
金属薄板成形的有限元仿真技术
金属薄板成形的有限元仿真技术
杨立军;孙荣创
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2010(038)006
【摘要】金属薄板成形是一个包括材料非线性、接触非线性和几何非线性等的复杂问题.针对金属薄板的成形特点,探讨金属薄板成形有限元仿真关键技术,即建模、网格划分、算法选择及成形缺陷预测准则的特点及应用中应注意的问题.应用薄板成形专用有限元分析软件Dynaform ,对薄板两次拉深成形进行了有限元仿真,仿真结果与实验结果吻合,验证了所论述理论的可行性及有效性.
【总页数】3页(P104-106)
【作者】杨立军;孙荣创
【作者单位】陕西科技大学,陕西咸阳,712081;陕西科技大学,陕西咸阳,712081【正文语种】中文
【中图分类】TG386
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有限元法在材料成型过程研究中的发展、应用及作用
有限元法在材料成型过程研究中的发展、应用及作用姓名：学号：学院：班级：有限元法在材料成型过程研究中的发展、应用及作用材料加工是先进制造技术中重要的组成，它的应用涉及航空航天、汽车、石化、军事等事关国民经济的重要产业。
材料加工工艺过程中，除了运动和外力作用等因素，还涉及温度场、流场、应力应变场及内部组织的变化; 生产环境恶劣，控制因素多样。
因此，充分了解材料加工计算机模拟的重要性及其发展趋势，对于推动我国制造业的科技进步，缩短产品的开发和加工周期，快速响应市场，提高竞争能力，真正体现高速、高效、高质的制造优势，具有重要的意义。
计算机模拟是制造业发展的产物。
以有限元方法为基础的计算机模拟技术是20 世纪技术发展的巨大成果，在工程物理科学的各个分支领域都起着十分重要的作用。
新材料、新工艺、新产品、高要求、高精度、低成本的现代制造模式要求深入了解和掌握材料成形机理、过程变化，在计算机上实现过程显现，开拓科学的工艺和设计方法，实现最优设计与制造。
因此，计算机数值模拟技术以及以此为基础的优化设计方法研究成为当今和今后国内研究的热点。
我们知道在工程中使用的金属材料大多数为多晶材料，材料的微观组织形态直接影响零件的机械性能和物理性能，所以选择合理的加工工艺参数十分重要。
材料加工过程微观组织的计算机模拟由于具有描述分子级尺寸水平的能力，这将对控制材料晶粒大小及分布，进一步了解位错的产生和运动、晶界结构、防止内部空洞和微裂纹的萌生和扩展等问题提供了新的方法[1-2] ，将大大推动材料微观结构研究的进展，并对确定优化材料加工的工步数和顺序、热处理方案十分有益。
此外，在金属成形过程中，适用的优化准则对材料最终的力学性能和微观组织性能具有重要的影响，通过优化坯料形状或预成形模具形状、模具速度使最终锻件具有良好的尺寸精度、少无飞边和所期望的微观组织。
为此，一方面要要研究合适的优化设计变量的选择，包括影响终锻件力学组织性能的状态变量和过程变量，即形状设计变量和速度设计变量。
塑性有限元模拟技术在金属板料成形中的应用
塑性有限元模拟技术在金属板料成形中的应用
宋国贤;王孝培
【期刊名称】《锻压技术》
【年(卷),期】1994()1
【摘要】板料塑性有限元模拟技术是冲压工程中的一项新技术，在我国还较落后。
本文论述了板料塑性有限元模拟技术的优点及其力学特点，归纳总结了此项技术在国外的发展历史。
本文旨在使国内同行了解国外的研究状况，以尽快缩短与国外的差距。
【总页数】4页(P18-21)
【关键词】塑性有限元;模拟;冲压成形;金属板
【作者】宋国贤;王孝培
【作者单位】重庆大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG381
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钛合金筋板类构件局部加载成形有限元仿真分析中的摩擦及其影响
钛合金筋板类构件局部加载成形有限元仿真分析中的摩擦及其影响张大伟【摘要】局部加载等温成形为大型钛合金筋板类构件省力、高性能成形制造提供了有效的途径.然而其成形过程复杂,材料参数、几何参数、工艺参数高度耦合作用,精确预测困难.有限元仿真为此类复杂成形问题的分析和优化提供了有力的工具.而摩擦模型和摩擦条件是数值模拟的重要边界条件之一,影响到预测结果的精度及可靠性.本文着重分析了库伦摩擦模型、剪切摩擦模型、库伦-剪切摩擦模型、库伦-粘着摩擦模型以及摩擦大小对筋板类构件局部加载成形仿真分析结果的影响.研究结果表明:剪切摩擦模型适用于局部加载成形过程的建模仿真;确定精确的摩擦条件可降低载荷预测误差15％以上;主动调控局部区域摩擦条件可改善局部加载成形过程的充填、减少缺陷.%Isothermal local loading process provides an efficient approach to manufacture large-sized titanium-alloy ribweb component with saving force and high performance.However,the forming process is complex,and the material parameter,geometric parameter and processing parameter have a stronger coupling action in the forming processing,so the accurate prediction about the process is difficult.The finite element simulation provides a powerful approach for analyzing and optimizing this complex forming process.The friction model and friction condition are one of the key boundary conditions in numerical simulation,which play an important role in accuracy and reliability of predicted results.In this paper,the influences of the friction models such as Coulomb friction model,shear friction model,Coulomb-shear friction model and Coulomb-sticking friction model,and the magnitude of friction on the simulation results for local loading process of rib-web component have been analyzed.The results in the present study indicate that:The shear friction model is suitable for the modeling and simulation of local loading process;Accurate friction condition can decrease predicted error of forming loadby more than 15％;Active controlling the friction in local zone will improve the cavity filling and reduce the forming defect.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】10页(P32-41)【关键词】摩擦模型;数值模拟;局部加载;体积成形;筋板构件;钛合金【作者】张大伟【作者单位】西安交通大学机械工程学院,西安710049【正文语种】中文高筋薄腹的钛合金大型整体筋板构件，有效地提高结构效率、减轻装备重量、缩短生产周期并且具有优异的服役性能，在航空航天工业中的应用日益广泛[1-3]。
《冷轧带钢板形调控功效有限元仿真研究》
《冷轧带钢板形调控功效有限元仿真研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，冷轧带钢作为一种重要的金属材料，在制造业中扮演着至关重要的角色。
其产品性能的优劣直接关系到产品的质量和使用寿命。
而板形调控作为冷轧带钢生产过程中的关键环节，其效果对产品的最终性能具有决定性影响。
因此，对冷轧带钢板形调控功效的研究显得尤为重要。
本文将通过有限元仿真研究的方法，深入探讨冷轧带钢板形调控的功效及其影响因素。
二、冷轧带钢生产工艺及板形调控概述冷轧带钢的生产过程主要包括原料准备、酸洗、冷轧、退火、平整等多个环节。
其中，板形调控是冷轧过程中的一个重要环节，主要通过调整轧制力、轧制速度、轧辊温度等参数，以及采用不同的轧制工艺，如多道次轧制、张力控制等，来达到控制带钢板形的目的。
板形调控的效果直接影响到带钢的平直度、厚度精度等关键性能指标。
三、有限元仿真研究方法有限元法是一种高效的数值计算方法，能够模拟复杂工艺过程中的应力、应变、温度等物理场的变化。
在冷轧带钢板形调控功效的研究中，有限元仿真方法能够有效地模拟实际生产过程中的轧制过程，从而对板形调控的效果进行定量分析。
本文将采用有限元仿真方法，对冷轧带钢的轧制过程进行建模，并分析板形调控参数对带钢性能的影响。
四、仿真模型建立与结果分析1. 仿真模型建立在有限元仿真研究中，首先需要建立冷轧带钢的仿真模型。
模型应包括轧机、轧辊、带钢等关键部件，并考虑材料的力学性能、热传导性能等物理特性。
同时，还需要根据实际生产过程中的工艺参数，如轧制力、轧制速度、轧辊温度等，进行模型的参数设置。
2. 结果分析通过有限元仿真，我们可以得到冷轧带钢在轧制过程中的应力、应变、温度等物理场的变化情况。
在此基础上，我们可以分析板形调控参数对带钢性能的影响。
例如，通过调整轧制力，我们可以观察到带钢的厚度变化；通过调整轧制速度，我们可以观察到带钢的平直度变化等。
此外，我们还可以通过仿真结果，对不同的板形调控策略进行对比，从而找到最优的调控方案。
薄板冲压成形的有限元模拟
薄板冲压成形的有限元模拟
杨慧香
【期刊名称】《农业机械学报》
【年(卷),期】2003(034)006
【摘要】薄板的冲压是一个大应变过程,通过建立薄板冲压成形的有限元模型并分析其Mises应力的分布、塑性应变的分布规律以及冲头上的反作用力随时间的变化,得出了该有限元模型符合实际冲压操作的结论.该模型完全可以应用于实际生产.【总页数】3页(P173-175)
【作者】杨慧香
【作者单位】长春工业大学机电工程学院,副教授,130012,长春市
【正文语种】中文
【中图分类】TG333
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1.Q235钢薄板单点增量成形延性破损的有限元模拟 [J], 张成兴;李言;杨明顺;姚梓萌;张敬冲
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板材成形有限元数值模拟的研究进展
板材成形有限元数值模拟的研究进展
霍同如;徐秉业
【期刊名称】《力学进展》
【年(卷),期】1996(026)003
【摘要】本文以不同时期引起人们广泛注意的标准考题１）为主要线索，对板材成形有限元数值模拟的发展作了简要的综述．并讨论了研究中仍存在的问题和研究的发展方向．
【总页数】10页(P379-388)
【作者】霍同如;徐秉业
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】O34
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附件1：外文资料翻译译文板料成形中有限元仿真及相关技术的研究进展1理研和光材料制造实验室，日本2法国国家科学研究中心，法国3 IIS，东京大学，六本木，东京都港区，日本摘要本文概述了汽车制造商和钢板供应商采用的板料成形仿真及相关技术的现状。
为此，作者调查了欧洲、日本和美国的行业，与工程师和研究人员讨论上述问题。
各行业中使用的软件如表所示，行业用户对有限元素的评价也归纳在表中。
根据这些信息提出在这领域的研究方法。
关键词板料冲压成形，仿真，有限元法，计算机辅助设计1 导言汽车行业面临着全球范围严重的挑战：激烈的市场竞争和严格的政府环境保护法规。
汽车制造商为迎接这些挑战而采取的战略是有时称为3R的策略：缩短上市时间，降低开发成本以赢得竞争，减少车辆重量以提高燃料效率。
来实现三个目标的解决方案必不可少的要在产品开发和进程设计中采用基于CAD / CAE / CAM系统集成技术。
这一努力最显著的部分在于减少冲压车身面板相关的加工费用和提前期，甚至在增加技术难度，如使用铝合金和高强度钢，和要求冲压件高几何精度情况下。
为处理这趋势所带来的超越过去的经验的问题，板料成形仿真的数值方法显得越来越重要。
它由计算机试错取代了物理冲压试错。
成功的数值仿真主要取决于成形仿真软件的进展，但其他相关的技术的进展也很重要。
相关技术的例子有能迅速构建和修改加工表面的CAD系统，或多或少在CAD 表面自动创建有限元网格的现代网格生成器，使用户能够掌握大量的数据的可视化的硬件和软件以及最后在合理的时间内处理大型仿真的计算机硬件。
本文的目的在于总结业界金属板料成形仿真和相关技术实现现状，并对未来的研究方向提出建议。
在80 和90年代关于金属板料成形仿真已举办了许多国际会议并发表了许相关文章。
然而，通过这些信息还不足以解决上述问题。
由于这个原因，，作者决定访问调查欧洲、日本和美国的汽车行业和钢板供应商，与工作在模具冲压车间和企业冲压部门的工程师和研究人员来讨论这些具体课题。
2 历史背景本世纪中叶对板料成形过程的分析研究已经开始，在60年代，数值程序（有限差分方法）被应用于轴对称拉伸过程分析中。
虽然这种工作对于金属成形分析理论贡献巨大，但是它还不能应用于实际生产。
非线性有限元仿真打开了真实工业冲压过程仿真之路，1985年在安阿伯密歇根州的板材成形过程计算机建模专题讨论会提出了使用壳单元的弹塑性有限元方法对三维汽车车身面板成形过程建模。
研究中，对升降机窗口外形的拉伸过程和甲板盖的压边圈夹紧过程进行了仿真，但它们尚处于测试和评价的阶段。
因此，在这个会议中，几何建模方法[ 10月12日]和简化的力学建模方法更受到业界赞赏，发表了许多关于成形仿真的文章，其中两个重要方向将使板料成形仿真提升到一个新的水平，一个是动力显式软件的应用，另一个是一步法的提出。
在文献【16】中昂纳克和Mattiasson证明采用DYNA3D可对一个油底壳和散热器部分深拉深，可获得用静态显式软件ABAQUS无法获得的的深拉深形状，包括凸缘起皱。
会后，一些用于板料成形仿真的动力显式软件如PAM-STAMP和OPTRIS被开发出来，并且许多汽车企业开始尝试使用这些软件。
另一方面，开发了基于Batiste al李和常[18]理念提出的一步法，其中使用一个大时间步长值，逆变形板料从最终的零件配置到最初的板料配置。
这个方法的主要好处是计算时间非常短，并且，根据这个方法开发了许多软件，主要在欧洲如ISOPUNCH、SIMEX、FAST FORM3D和AUTO FORM ONE STEP。
与此同时进行了根据静态隐式增量方法，这也许是仿真金属板变形的最适当的方法，进行软件开发。
那些成果在汽车制造业NUMISHEET’3 和NUMISHEET 6的三维金属板料有限元仿真的国际专题讨论会上被提出了。
在我们访问的企业所用的静态隐式增量软件是MTLFRM和AUTO FORM。
为了避免在静态隐式方法遇到的收敛问题，开发了静态显式软件lTAS3D。
在最近十年期间，由于这些非常密集的研究，板料成形仿真发生了显著的变化，如表1所示。
有几个独立的研究小组在10年前开发他们自己的有限元软件并且使用自己的软件解决他们的问题。
然而，在今天，情况已显著改变了。
有三组人：研究员、软件开发商和软件用户。
CIRP成员也许是属于研究员小组，而多数工作在汽车制造商和板料供应商那里的工程师属于软件用户小组。
当软件开发商和用户建立了一个非常强的联系时，这两个小组之间的联系却相当弱了。
1998图1 最近十年期间金属板材成形仿真的趋势。
3 企业中使用的软件我们走访了列于表1至3的12家公司。
地区和公司的选择是基于我们的兴趣，而非基于系统化战略。
表1 在欧洲用于汽车制造商和板料供应商的软件公司名称戴姆勒奔驰雷诺汽车沃尔沃汽车Sollac访问的地方SindelfingenPlant德国GuyancourtTechnocenter法国OlofstromEngineering瑞典MontataireCentred' tudeset deDevelopment法国仿真软件AUTO FORMLS-DYNA3DLS-N I KE3DOPTRISINDEEDISOPUNCHAF ONE STEPSIMEXOPTRISPAM-STAMPAF ONE STEPAUTO FORMLS- DY NA3DISOPUNCHAUTO FORMPAM-STAMPOPTRISCAD系统CATIASYRKO(内部)I-DEASEUCLIDCATIANAMOS网格生成器MEDINADELTA MESHTRANSKHYPER MESHDELTA MESHAMORADELTA MESH TRANSK研究员软件用户软件用户软件开发商研究员1988表2 在日本用于汽车制造商和板料供应商的软件公司名称马自达日产丰田新日本制钢访问的地方HeadquartersHiroshimaTechnical CenterAtsugiMotomachi PlantToyotaResearch CenterFuttsu仿真软件PAM-STAMPITAS3DAUTO-FORMPAM-STAMPLS-DYNA3DJOH-NIKE3DPAM-STAMPITAS3DCAD系统I-DEASGNC(内部)PUNCH(内部)IntegratedCAD(内部)Pro-ENGINEERPRO-ENGINEER网格生成器GNC I-DEASFEMBPATRANK-SWADCADISCT表3 在美国用于汽车制造商和板料供应商的软件公司名称克莱斯勒汽车福特汽车国家钢铁美国钢铁访问的地方Technical CenterAuburn Hills,MichiganResearchLaboratoryDearborn,MichiganProductApplicationCenterLivonia, MichiganTroy, Michigan仿真软件LSDYNA 3DAUTO FORMMTLFRMOPTRISAUTOFORM(EU)DYNA 3DFAST-FORM3DDYNA 3DCAD系统CATIA I-DEAS(PDGS)CATIA网格生成器DELTA MESHDYNAFORMHYPER MESHI-DEAS (模具表面) 自带板料网格软件DYNA FORM HYPER MESH3.1欧洲工业（1 ）戴姆勒奔驰公司尽管1994年戴姆勒奔驰公司就引进了板料成形仿真，但在模具车间由受过训练的制造工程师生产化利用它从1996年1月开始的。
如表1所示，目前金属成形团队正在使用7种软件。
ISOPUNCH和AOTO FORM ONE FORM用于快速预先优化在零件设计部分零件形状，而不是用作几何工具。
AUTO FORM更多地被用于评估几何工具原型的模具设计和系列模具设计。
有时LS-DYNA3D或OPTRIS被用于执行更加确切的优化。
INDEED和LS-DYNA3D被用于预测反弹。
在Shindelfingen工厂，相当多的工程师已经被训练使用仿真软件，其中有14 名AUTO FORM 工程师和4名OPTRlS 工程师。
（ 2 ）雷诺汽车在80年代期间，雷诺通过与各大学和研究机构合作在开发板料成形仿真的数值方法上付出很大的努力。
其中最重要的成果之一是开发基于单步法的SIMEX软件。
雷诺正在在模具设计部门使用此软件，并试图与SIMTEC软件公司进一步开发新的功能。
其中一个功能是自动优化模具设计，另一个功能是能对影响成形过程的疲劳极限的评价。
为了更准确地对形成效应的评价，在1993年，引入了 OPTRIS和PAM 的编码。
SIMEX和OPTRIS融入了FICTURE处理器，因此，这两个仿真软件可用于同一用户界面。
（3 ）沃尔沃汽车公司在1989年，沃尔沃，第一次表明了动态显式软件DYNA3D对钣金成形过程的仿真的适用性，并在经过5年的研究后，在冲压车间引入该软件实际使用。
沃尔沃公司目前在产品设计和冲压工艺/模具设计中使用三种有限元软件：AUTOFORM ONE STEP、AUTO FORM 和LS-DYNA3D。
所有仿真软件综合成CATIA/NAMOS ，这是一个专用于汽车制造的计算机辅助设计软件。
目前11个训练有素的工程师能够使用这一系统执行仿真。
（4）Sollac公司作为钢板供应商，Sollac利用有限元软件向金属板材用户提供技术服务。
Solace开发了单步求解器ISOPUNCH并对其商业化。
对于Solace而言，作为一种提供技术服务的途径，仿真已逐渐变得重要了。
3.2日本产业（1 ）马自达在1990年，通过与ESI和IBM的合作，马自达开始了评估PAM-STAMP可应用性的初步研究。
对于日本汽车制造商在板料冲压部门使用有限元软件这是最早的尝试。
虽然马自达内部模具的CAD系统可以提供信息以便优化模具表面，但是系统无法跟上快速变化的技术趋势，因此马自达决定引入使用有限元仿真。
与欧洲汽车制造商不同，马自达只使用PAM-STAMP作为仿真软件，两名工程师在仿真环境中深入开展高级仿真。
（2 ）日产汽车于1994年，日产汽车开始使用ITAS3D，稍候再模具设计车间引入了PAMSTAMP 和AUTO FORM。
通过与Rilk合作，日产公司已经开发出了专业版本的ITAS3D，打算在早期阶段冲压作业中以获取正确的变形形状；变形由于重量和压边圈夹紧产生。
大多数计算机试错都是在早期设计阶段进行，即在零件设计后使用大致接近模具面的几何图形。
四个工程师从事零件仿真工作和仿真系统的开发。
（3）日本丰田汽车由于丰田汽车有一个非常先进的几何建模软件，模具的计算机辅助设计，和训练有素的模具设计工程师，对引进仿真他们没有太多的热情。