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第卷第期江西工业大学学报., .
年月.
一挤镦工艺的弹塑性有限元法模拟
谢光华包忠诩一,
江西省机械科学研究所江西工业大学
摘要本文采用四节点等参单元有限变形欧拉弹塑性有限元法模拟了挤墩工艺金属的流动
规律以及变形力与行程的关系.
关键词董燮艺弹塑苎: ~ 杉叹,
前言
通常在制造带有粗大部分的长杆类锻件. 例如螺栓、
铆钉、半轴时, 当其镦粗部分的长径比/。.时,
为了避免因失稳而产生纵向夸曲, 往往是在多工位自动冷
镦机或平锻机上的多个模槽工步中,使金属逐渐积
察. 若采同图所示的挤锻工艺, 则有可能在一个工步中
生产出/。, 不仅大大提高了
、结构复杂的自动冷镦机或
平锻机.
但是. 在挤镦变形时, 由于坯料和凹模孔壁的摩擦,
会使变形抗力急剧增大, 困而对挤镦工艺进行理论分析,
,作为检验模
具强度, 选择设备吨位的依据,对于推广挤镦工艺的应
用, 有着特别重要的意义。图挤镦工艺示意圉
有限变形弹一一塑性欧拉有限元法
有限变形弹一一塑性欧拉有限元法,采用流动的坐标参考系,使得变形态图形的坐标
参考系瞬时地与初始态图形的坐标参考系重台. 这样就避免了对运动描述的复杂性。在应
变增量与位移增量间的几何关系中略去二次项, 但考虑刷性转动的影响, 具有几何非线性
性质, 允许有稍太的位移增量丽不致带来计算上的不收敛闻题, 从而可用于大变形问题
. 本构关系
一一
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对各向同性硬化弹一一塑性金属材料来说其本构关系具有非线性的性质. 它与材科
本身的机械性能有关,也和其应变历史有关,是变形态图形中点的应变状态的函数, 本构
关系为:
斟.
‘
式中一一载荷性质判断因子塑性加载、中性加载’
弹性加载过程‘; 任何卸载过程‘
一一材料硬化系数,对各向同性硬化弹一塑性材料有
互单元刚麈矩阵
.
.. 弹性区
】。主】【】
⋯。/
式中, 一雅可比行列式, 一弹性矩阵

上.
一
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上
一一/

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.. 塑性区
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.. 过渡区
。
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式中矗一焘
△一本次加载总的等效应变增量
一】一
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一一材料屈服时的等效应变
~ 材料未加上本次增置载何时初始参考态的等嫂应变.
上总体刚度矩阵
⋯.】
∑】∑。’∑仲
区中、、分别为弹性区、塑性区、过渡区的单元总数。
挤镦变形属于材料及几何双重非线性, 其弹一一塑性欧拉有限元法的程序框图如下
计算时几个问题的处理
一】一
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土总刚度矩阵的存贮法
总剐度矩阵由于其稀疏性带状性, 为了节省存贮空间,
总刚度阵】的下三角阵中每一行从第一个非零元素开始的元素排成一序列,存放于一维