问题1：如图所示的制件，在成形过程中会产生哪些缺陷？出现的部位在何处？

Presentation on theme: "问题1：如图所示的制件，在成形过程中会产生哪些缺陷？出现的部位在何处？"— Presentation transcript:

1 问题1：如图所示的制件，在成形过程中会产生哪些缺陷？出现的部位在何处？
问题2：上图中制件冲压成形过程中的应力应变怎样分布？制件各处的厚度具体数值为多少？ 问题3：下图塑件在充型过程和冷却过程中各处的温度具体为多少？

2 1、传统分析法的弱点 （1）靠经验类比（公式中的各种系数）与较大的安全系数来确定结构尺寸和用材；
（2）对结构动特性和耦合特性的分析基本无能为力； （3）对设计结果难以把握，一般要通过实验来验证。

3 数值模拟技术

4

5 2、材料成形数值模拟 利用有限元法、有限差分法和(或)其它数学方法在计算机上仿真(虚拟实验)材料的成形过程。是属于计算机辅助工程技术（computer aided engineering，简称CAE） 一个内容 。

6 3、CAE技术的主要研究内容 1）有限元分析 2）模拟仿真 3）优化设计 4）三维运动机构的分析与仿真

7 4、CAD/CAE/CAM一体化技术 CAD CAM CAE 专家 系统 技术 改进零件结构 设计任务书 零件信息 用户需求 产品模型
NC指令 CAM 优化设计方案 工程数 据库管 理系统 CAE

8 5、计算机模拟技术在材料成型中的作用 了解材料成形中工件和模具的位移场、速度场、应变场、应力场和温度场等，以此预测工件中组织性能的变化及其可能出现的缺陷； 通过虚拟材料成形过程，检验工件的最终形状、尺寸、性能等是否符合设计要求，为正确选用机器设备和模具材料、合理设计模具结构提供依据； 优化材料成形工艺设计和方案设计； 缩短开发周期，降低生产成本，提高产品质量。

9 有限元分析法（Finite Element Analysis，FEA）
定义 有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。

10 物理系统举例： 几何体 载荷 物理系统 结构 热

11 离散化处理 单元分析 整体分析 有限元分析基本思路：
将一个连续体的求解区域离散（剖分）成有限个形状简单的子区域（单元），各子区域相互连接在有限个节点上，承受等效节点载荷（应力载荷、温度载荷、流动载荷、磁载荷等）；根据“平衡 ”条件分析并建立各节点的载荷场方程，然后将它们组合起来进行综合求解，以获得对复杂工程问题的近似数值解。 即： 离散化处理 单元分析 整体分析

12

13 有限元模型 定义 有限元模型 是真实系统理想化的数学抽象。 真实系统 有限元模型

14 节点和单元： 有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连接，并承受一定载荷。
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。 单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、 面或实体以及二维或三维的单元等种类。 有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连接，并承受一定载荷。 载荷

15 . . . . . . . . . . . . . . 信息是通过单元之间的公共节点传递的。 A B A B 分离但节点重叠的单元
2 nodes . 1 node . . . . . . A B A B . . . . . . 分离但节点重叠的单元 A和B之间没有信息传递 （需进行节点合并处理） 具有公共节点的单元 之间存在信息传递

16 有限元分析过程：

17 应用领域： 固体力学：如线性和非线性静力分析、动力分析或稳定性分析、断裂力学和复合材料力学分析，求解结构的应力、位移、温度分布和频率特性等。 流体力学：如不可压缩和可压缩的非粘性和粘性流体分析，求解流场的压力、温度、密度和流速的分布等。 传热学：如分析热传导过程，求解热传导速度和温度分布等。 材料成型：如分析注射（或铸造）过程中塑料（或金属）熔体的流动充模、冷却固化、压力、温度分布，以及模拟压力加工过程中金属的塑性变形、回弾、扭曲、起皱等。