精沖斷裂裂紋擴(kuò)展有限元算法研究.pdf

1、本文研究了精沖斷裂裂紋擴(kuò)展有限元算法。 隨著精沖技術(shù)的迅速發(fā)展及其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，許多結(jié)構(gòu)零件采用板料精沖而成，這不僅能保證零件有足夠的精度和強(qiáng)度，而且還可以提高零件的使用壽命，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本。因此，精沖技術(shù)作為現(xiàn)代加工技術(shù)的主要發(fā)展方向與開拓項(xiàng)目越來越引人注目。 精沖過程成形機(jī)理非常復(fù)雜。在精沖過程中，塑性變形主要集中在凸、凹模之間的一個(gè)狹窄的區(qū)域內(nèi)，應(yīng)力、應(yīng)變分布情況較為復(fù)雜，不能完全得到其解析

2、值。由于精沖成形是一種復(fù)雜的局部劇烈塑性變形，是一個(gè)涉及幾何非線性、材料非線性、接觸非線性的塑性非穩(wěn)態(tài)過程，影響的工藝參數(shù)很多，常出現(xiàn)斷裂、撕裂、塌角過大、毛刺過大等成形缺陷。而對(duì)精沖斷裂的控制又是精沖工藝控制的一大任務(wù)。對(duì)精沖斷裂的控制，要求對(duì)材料起裂與裂紋擴(kuò)展作出預(yù)測(cè)，這必須借助于有限元工具來進(jìn)行模擬。 針對(duì)精沖裂紋擴(kuò)展的問題進(jìn)行了深入的研究。對(duì)于現(xiàn)有商業(yè)軟件處理斷裂網(wǎng)格時(shí)廣泛采用的單元?jiǎng)h除法，進(jìn)行了詳細(xì)的討論。在此基礎(chǔ)上，

3、用節(jié)點(diǎn)刪除法、尖端網(wǎng)格重劃法進(jìn)行對(duì)比分析。設(shè)計(jì)了精沖試驗(yàn)，用典型的圓形鋼板，采用SS400 鋼材料，進(jìn)行了多次精沖試驗(yàn)，以獲得不同凸模行程下的裂紋情況。在此精沖試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕希烟幚頂嗔丫W(wǎng)格的單元?jiǎng)h除法、節(jié)點(diǎn)分離法、尖端網(wǎng)格重劃法用來模擬此精沖過程，對(duì)裂紋網(wǎng)格的處理進(jìn)行了詳細(xì)的討論，最后對(duì)不同方法的應(yīng)用情況作了總結(jié)。 單元?jiǎng)h除法具有處理簡(jiǎn)單、速度快的優(yōu)點(diǎn)，可以用來處理對(duì)斷裂表面仿真要求不高的情況。節(jié)點(diǎn)分離法不適合處理隨機(jī)裂紋的網(wǎng)格，