金屬板料成形數值模擬的研究現狀，對板料成形數值模擬的主要幾個研究方向：有限元算法、接觸與摩擦、成形極限圖、缺陷等的研究現狀進行了介紹，並且討論了板料成形數值模擬今後的研究方向。
基本介紹
- 中文名：金屬板料成形數值模擬的研究現狀
- 關鍵字：有限元算法；接觸與摩擦；成形極限圖；缺陷
摘要：本文對板料成形數值模擬的主要幾個研究方向：有限元算法、接觸與摩擦、成形極限圖、缺陷等的研究現狀進行了介紹，並且討論了板料成形數值模擬今後的研究方向。
1 引言
板料成形是材料加工成形的一個重要分支，它廣泛套用於汽車、航天、航空、家電等各個部門。隨著現代工業的發展，板料成形件越來越複雜，人們對板料成形的質量和速度的要求也越來越高。傳統的板料成形模具的設計依賴的是經驗和直覺，並且通過反覆試驗調試來保證成形的質量。這不僅需要消耗大量的人力物力，而且周期長，效率低，不能適應社會發展的需要。上世紀七十年代以來，人們逐漸以數值模擬技術為輔助設計手段，大大降低了生產製造的成本。然而，由於板料成形是一種複雜的力學過程，其中包含幾何非線性、材料非線性、接觸非線性等強非線性問題，影響的參數非常多，這對數值模擬技術造成了極大的挑戰。雖然目前板料成形的數值模擬軟體已經商業化，但板料成形的模擬技術還不夠完善，仍然是國內國外研究的熱點。本文將主要介紹金屬板料成形數值模擬的研究現狀。
2 板料成形有限元算法
用於板料成形的有限元算法大體可以分為彈-（粘）塑性和剛-（粘）塑性。粘塑性有限元法主要套用於熱加工，而剛塑性有限元法在板料成形中套用有限；目前，彈塑性有限元法在板料成形數值模擬中套用較廣。用彈塑性有限元法分析板料成形問題，不僅能計算工件的變形和應力、應變分布；而且還能計算工件的回彈和殘餘應力、殘餘應變等。由於板料成形過程中板料與模具具有相對滑動、粘著和脫落，所以必須控制增量步的大小從而儘量反映真實情況。
根據對時間積分方法的不同，板料成形有限元算法可以分為靜力隱式、靜力顯式和動力顯式。隱式算法是非條件穩定的，它在解決低速接觸問題中更有優勢，而在解決複雜的三維模型時將會遇到困難：當時間步長減小時，記憶體消耗會急劇增大，甚至造成收斂問題；局部的不穩定性很難達到力的平衡，這也不符合靜態隱式的先決條件。顯式算法克服了隱式算法的缺點，然而它的不足之處在於，在解決像板料成形這樣的條件穩定問題時，必須儘量消除慣性力的影響。對此一般有兩個辦法可採用：一個就是將運動能限制在應變能的5%以下；另外就是限制元素類型，一般只採用四節點的四邊形或者八節點的實體型。由於回彈是一個準靜態問題宜採用隱式算法。板料成形中常常先用顯式算法模擬成形階段，而用隱式算法模擬回彈。
