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A Numerical Method for Rigid-plastic FEM Analysis Basing on Mathematical Programming
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作者 Li Di Lin Zhongqin Chen Guanlong Zhang Weigang Li Shuhui 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z2期32-37,共6页
The rigid-plastic analysis of mental forming simulation is formulated as a discrete nonlinear mathematical programming problem with equality and inequality constraints by means of the finite element technique. An iter... The rigid-plastic analysis of mental forming simulation is formulated as a discrete nonlinear mathematical programming problem with equality and inequality constraints by means of the finite element technique. An iteration algorithm is used to solve this formulation, which distinguishes the integration points of the rigid zones and the plastic zones and solves a series of the quadratic programming to overcome the difficulties caused by the nonsmoothness and the nonlinearity of the objective function. This method has been used to carry out the rigid-plastic FEM analysis. An example is given to demonstrate the effectiveness of this method. 展开更多
关键词 rigid-plastic MATHEMATICAL PROGRAMMING FINITE ELEMENT method
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悬臂梁在承受支座冲击载荷作用下的刚塑性动力响应分析
2
作者 袁锋 《核科学与工程》 北大核心 2025年第2期202-208,共7页
结构在冲击载荷作用下,一般会进入屈服状态,载荷会重新分布,导致结构在塑性下的响应与弹性下的响应两者差异很大,因此有必要进行塑性动力响应的分析。与结构自身承受冲击载荷不同,结构在支座承受冲击载荷的情况,有其特殊之处。本文选取... 结构在冲击载荷作用下,一般会进入屈服状态,载荷会重新分布,导致结构在塑性下的响应与弹性下的响应两者差异很大,因此有必要进行塑性动力响应的分析。与结构自身承受冲击载荷不同,结构在支座承受冲击载荷的情况,有其特殊之处。本文选取悬臂梁结构作为研究对象,将材料假设为理想刚塑性材料,在支座承受的加速度冲击载荷下,根据达朗贝尔原理,建立刚体的动力学方程,再根据支座的加速度时程,对动力学方程进行求解和数值积分,最终计算出了结构动力响应的理论解,包括支座反力时程,悬臂梁转角的角位移、角速度和角加速度时程,支座反力做功和结构内能时程。该理论解也得到了有限元计算结果的验证。相比有限元解,理论解能更好地呈现冲击载荷下动力响应的基本规律。类似于塑性应变,本文提出了累积转角的指标用来衡量结构的塑性变形,研究了悬臂梁的长度和(管道)的壁厚对累积转角的影响。研究结果表明,累积转角对悬臂梁的长度较敏感,对悬臂梁(管道)的壁厚不敏感。 展开更多
关键词 冲击载荷 刚塑性 动力响应
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矩形冲头碰撞下泡沫夹芯板塑性动力响应研究
3
作者 王琪 肖雯 +1 位作者 李应刚 李晓彬 《振动与冲击》 北大核心 2025年第14期114-119,共6页
基于理想刚塑性材料假设,采用功率守恒原理建立了矩形冲头碰撞下泡沫夹芯板塑性动力响应理论模型,并通过有限元模型验证了理论模型的准确性。在此基础上,分析了冲头宽度和泡沫芯层厚度对结构塑性动力响应的影响机理。结果表明,矩形冲头... 基于理想刚塑性材料假设,采用功率守恒原理建立了矩形冲头碰撞下泡沫夹芯板塑性动力响应理论模型,并通过有限元模型验证了理论模型的准确性。在此基础上,分析了冲头宽度和泡沫芯层厚度对结构塑性动力响应的影响机理。结果表明,矩形冲头碰撞下泡沫夹芯板塑性动力响应理论模型预测结果与数值计算结果吻合良好。冲头宽度减小会导致夹芯结构塑性变形增大,增加泡沫芯层厚度可以提高夹芯结构抗冲击性能。 展开更多
关键词 矩形碰撞载荷 泡沫夹芯板 理想刚塑性理论 塑性动力响应 仿真验证
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不考虑几何刚度的框架结构非线性分析方法
4
作者 陈安全 林航葳 《计算力学学报》 北大核心 2025年第3期395-403,共9页
从增量迭代的力学机制出发,详细分析了增量迭代计算中预测阶段、校正阶段和平衡检查阶段的特征,并结合刚体准则,确立了框架结构非线性分析过程中单元节点恢复力计算的精确公式;同时采用改进塑性铰模型,构建了弹塑性梁单元并推导了弹塑... 从增量迭代的力学机制出发,详细分析了增量迭代计算中预测阶段、校正阶段和平衡检查阶段的特征,并结合刚体准则,确立了框架结构非线性分析过程中单元节点恢复力计算的精确公式;同时采用改进塑性铰模型,构建了弹塑性梁单元并推导了弹塑性刚度矩阵,建立起物理概念清晰、过程简洁的框架结构非线性分析方法。通过对典型案例的分析表明,采用刚体准则更新单元初始节点力,在不考虑结构几何刚度的情况下,仅使用弹性或弹塑性刚度就可以求解框架结构的非线性响应,唯一的牺牲是稍微增加数值计算中的迭代次数,证明所提方法具有很好的可靠性,是框架结构弹性刚度和弹塑性刚度在非线性和后屈曲分析中的极限应用。 展开更多
关键词 框架结构 几何非线性 材料非线性 刚体准则 改进塑性铰
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考虑悬链线效应的约束钢梁在分布荷载作用下的性能(Ⅰ)——理论模型 被引量:36
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作者 王开强 李国强 杨涛春 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期1-7,共7页
约束钢梁在分布荷载作用下的变形和耗能是构件抗爆以及结构抵抗连续性倒塌研究的基础。本文提出了同时承受轴向弹簧和转动弹簧约束的钢梁在分布荷载作用下的计算模型,根据约束钢梁内力将钢梁反应分为5个阶段,采用约束系数方法和刚塑性... 约束钢梁在分布荷载作用下的变形和耗能是构件抗爆以及结构抵抗连续性倒塌研究的基础。本文提出了同时承受轴向弹簧和转动弹簧约束的钢梁在分布荷载作用下的计算模型,根据约束钢梁内力将钢梁反应分为5个阶段,采用约束系数方法和刚塑性铰模型详细推导了约束钢梁不同阶段的荷载-跨中挠度曲线计算公式。重点研究了约束钢梁由抗弯向拉弯转化并最终主要依靠拉力抵抗外荷载的过程,即钢梁在分布荷载作用下的悬链线效应问题。另一篇系列文章将通过数值算例验证本文公式的准确性。 展开更多
关键词 荷载作用 悬链线效应 计算模型 钢梁 性能 连续性倒塌 曲线计算 跨中挠度
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筒形件强力旋压的刚塑性有限元分析 被引量:17
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作者 周照耀 王真 +2 位作者 赵宪明 薛克敏 吕炎 《塑性工程学报》 CAS CSCD 1994年第1期37-42,共6页
筒形件强力旋压是当代的一种重要生产工艺过程。本文建立了筒形件强力旋压的平面变形力学模型,通过刚塑性有限元分析,获得了正旋工艺和反旋工艺的塑性流动速度场,以及应变和应变速率的分布。塑性流动模型与网格实验结果在趋势上得到... 筒形件强力旋压是当代的一种重要生产工艺过程。本文建立了筒形件强力旋压的平面变形力学模型,通过刚塑性有限元分析,获得了正旋工艺和反旋工艺的塑性流动速度场,以及应变和应变速率的分布。塑性流动模型与网格实验结果在趋势上得到较好的吻合。 展开更多
关键词 筒形件 强力旋压 刚塑性 有限元 旋压
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普通平板镦粗高圆柱体的拉应力理论的模拟 被引量:8
7
作者 刘助柏 倪利勇 +2 位作者 梁晨 刘国晖 邓冬梅 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期74-77,共4页
传统的塑性力学理论认为,在镦粗过程中,镦粗体中心总是处于三向压应力状态。从主动变形区和被动变形区的概念出发,分析了镦粗体内部变形区的应力状态,建立了高径比大于1的圆柱体镦粗刚塑性力学模型。经过定量和定性物理模拟和数值模拟分... 传统的塑性力学理论认为,在镦粗过程中,镦粗体中心总是处于三向压应力状态。从主动变形区和被动变形区的概念出发,分析了镦粗体内部变形区的应力状态,建立了高径比大于1的圆柱体镦粗刚塑性力学模型。经过定量和定性物理模拟和数值模拟分析,证实镦粗体中心区域并非总是处于三向压应力状态,对实践生产中镦粗工艺的合理制定具有指导作用。 展开更多
关键词 镦粗 刚塑性 物理模拟 数值模拟 工艺
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固支加筋方板在爆炸载荷作用下的刚塑性动力响应分析 被引量:43
8
作者 刘土光 胡要武 郑际嘉 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第1期55-65,共11页
采用能量法分析了固支加筋方板在爆炸载荷作用下的刚塑性动力响应。提出了该类结构在这种载荷作用下的两种变形模态和模态判别条件,导出了计及膜力影响的最大残余横向变形的计算方法及计算公式。并对两种变形模态进行了试验研究,取得... 采用能量法分析了固支加筋方板在爆炸载荷作用下的刚塑性动力响应。提出了该类结构在这种载荷作用下的两种变形模态和模态判别条件,导出了计及膜力影响的最大残余横向变形的计算方法及计算公式。并对两种变形模态进行了试验研究,取得了理论计算值与试验值相一致的好结果。 展开更多
关键词 加筋方板 爆炸响应 刚塑性 残余变形 结构
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立轧非稳态过程的3维刚塑性有限元分析 被引量:13
9
作者 熊尚武 吕程 +1 位作者 刘相华 王国栋 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第6期647-650,共4页
采用全3 维刚塑性有限元法对热带粗轧机组平辊立轧非稳态过程进行了分析和比较,所得到的轧件形状、轧制力及轧制力矩与文献的实验结果吻合较好,计算精度比文献的理论结果有所提高·表明全3 维模型具有明显的优越性,同时所采用... 采用全3 维刚塑性有限元法对热带粗轧机组平辊立轧非稳态过程进行了分析和比较,所得到的轧件形状、轧制力及轧制力矩与文献的实验结果吻合较好,计算精度比文献的理论结果有所提高·表明全3 维模型具有明显的优越性,同时所采用的处理轧件入口处奇异点的方法是有效的· 展开更多
关键词 立轧 非稳态 刚塑性有限元 三维 热带粗轧机组
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异型扁坯轧制过程的刚塑性有限元分析 被引量:7
10
作者 徐建忠 熊尚武 +2 位作者 刘相华 王国栋 白光润 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期199-202,共4页
利用刚塑性有限元方法分析异型扁坯的轧制成型过程 ,首次阐明了横向倾斜接触表面上节点速度分量之间的约束关系 ,得出异型扁坯宽展、筋高充满度的变化规律 ,其结果与实测值相吻合 。
关键词 刚塑性有限元 筋高充满度 横向倾斜接触表面 变形场 异型扁坯 轧制 型钢
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金属三维挤压成形过程数值模拟的若干关键技术 被引量:15
11
作者 陈军 张向 阮雪榆 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期1119-1122,共4页
推导了采用六面体等参单元网格划分的金属三维挤压成形过程数值模拟中的摩擦力功率泛函在局部坐标系的一阶和二阶偏导数的表达式 ,提出了有效的三维六面体网格划分和网格质量控制技术处理方法。以此为基础 ,建立了三维刚塑性有限元数值... 推导了采用六面体等参单元网格划分的金属三维挤压成形过程数值模拟中的摩擦力功率泛函在局部坐标系的一阶和二阶偏导数的表达式 ,提出了有效的三维六面体网格划分和网格质量控制技术处理方法。以此为基础 ,建立了三维刚塑性有限元数值模拟系统和六面体网格再划分系统。方坯料反向挤压过程数值模拟的结果与实验非常吻合 ,验证了所推导的公式和开发的系统 ;圆坯料侧向挤压过程的模拟验证了提出的网格质量控制技术的第三种方法。 展开更多
关键词 金属 三维挤压成形 数值模拟 关键技术 挤压工艺 数值模拟 三维刚塑性有限元法
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基于相对密度的大棒材轧制对孔隙性缺陷压合影响研究 被引量:8
12
作者 许志强 黄永健 +2 位作者 刘才 杜凤山 邵涛 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1058-1062,共5页
针对大棒材轧制生产过程中产品芯部孔洞及裂纹等孔隙性缺陷影响产品质量问题.通过引入相对密度来间接表征轧件内部呈弥散分布的孔隙性缺陷,利用体积可压缩刚塑性有限元法模拟轧制过程中棒材芯部相对密度变化情况,根据模拟结果分析轧制... 针对大棒材轧制生产过程中产品芯部孔洞及裂纹等孔隙性缺陷影响产品质量问题.通过引入相对密度来间接表征轧件内部呈弥散分布的孔隙性缺陷,利用体积可压缩刚塑性有限元法模拟轧制过程中棒材芯部相对密度变化情况,根据模拟结果分析轧制工艺对轧件芯部孔隙性缺陷压合的影响情况,得到相应的变化规律.将该研究结果应用于某钢厂棒材轧制工艺参数制定,产品质量明显提高,验证了所用方法的实用性和可靠性. 展开更多
关键词 相对密度 大棒材轧制 孔隙性缺陷 压下量分配 体积可压缩刚塑性有限元
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对轮旋压金属成形的刚塑性有限元分析 被引量:9
13
作者 张涛 李文平 +1 位作者 李纬民 肖作义 《塑性工程学报》 CAS CSCD 1999年第4期58-61,共4页
针对对轮旋压新工艺进行了刚塑性有限元分析。得出了在不同减薄率、不同进给速度时金属变形的速度场、应变速率场、应变场和应力场。计算所得旋压力与实验结果吻合较好。
关键词 对轮旋压 刚塑性 有限元 减薄率 管材 成形
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曲轴RR法镦锻成形的数值模拟与缺陷预测 被引量:11
14
作者 刘建生 王仲仁 卢志永 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期429-432,共4页
针对我国大型曲轴锻造中存在的精度低、加工余量大等问题 ,采用3维刚塑性有限元法模拟了曲轴 RR法镦锻成形过程。通过分析其塑性流动规律与特点 ,得出模具设计不合理是曲轴拐颊充不满的主要原因 ,提出了防止该成形缺陷产生的新的模具结... 针对我国大型曲轴锻造中存在的精度低、加工余量大等问题 ,采用3维刚塑性有限元法模拟了曲轴 RR法镦锻成形过程。通过分析其塑性流动规律与特点 ,得出模具设计不合理是曲轴拐颊充不满的主要原因 ,提出了防止该成形缺陷产生的新的模具结构设计方案 。 展开更多
关键词 曲轴 RR法 数值模拟 缺陷预测 锻循 有限元 柴油机
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双金属复合带材轧制过程有限元模拟 被引量:21
15
作者 李世芸 张曙红 张代明 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期1078-1082,共5页
采用刚塑性有限元法 ,以实验结果为依据 ,以大型有限元软件ANSYS为分析工具 ,对双金属复合带材轧制过程进行计算机数值模拟。分析了双金属复合带材同步或异步轧制过程中 ,轧辊和轧件的应力、应变分布和轧件的塑性流动变形情况以及轧制... 采用刚塑性有限元法 ,以实验结果为依据 ,以大型有限元软件ANSYS为分析工具 ,对双金属复合带材轧制过程进行计算机数值模拟。分析了双金属复合带材同步或异步轧制过程中 ,轧辊和轧件的应力、应变分布和轧件的塑性流动变形情况以及轧制力和力矩。以动画的方式模拟轧制过程 ,给出了一种预测轧制结果、减少实验时间和费用的有效方法。 展开更多
关键词 双金属带 数值模拟 刚塑性有限元 轧制复合
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筒形件反旋旋压力模拟分析 被引量:10
16
作者 许沂 李萍 +1 位作者 单德彬 吕炎 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 1999年第3期26-27,共2页
用三维刚塑性有限元法计算了筒形件反旋时的旋压力,并对各工艺参数对旋压力的影响进行了系统研究。
关键词 反旋 旋压力 刚塑性有限元 数值模拟 筒形件
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爆炸荷载下矩形板的塑性动力响应 被引量:20
17
作者 刘土光 朱科 郑际嘉 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第2期166-169,共4页
本文采用Jones-Sawczuk控制方程,导出了脉冲荷载下矩形板最大残余挠度的简单理论计算公式,并应用该公式和动态屈服条件,计算了固支方板在爆炸荷载下的最大残余挠度值,与试验结果比较,取得了令人满意的结果。
关键词 爆炸反应 矩形板 塑性动力响应
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搅拌摩擦焊三维粘塑性热力耦合有限元数值模拟 被引量:11
18
作者 周明智 雷党刚 +1 位作者 梁宁 杨靖辉 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期5-9,共5页
针对搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)的特点,建立了基于固体力学的刚粘塑性热力耦合有限元方程,并采用网格局部加密自适应跟随技术对FSW过程进行数值模拟,获得了焊接过程的温度、应力、应变分布特征及金属流动规律,预测焊接过程... 针对搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)的特点,建立了基于固体力学的刚粘塑性热力耦合有限元方程,并采用网格局部加密自适应跟随技术对FSW过程进行数值模拟,获得了焊接过程的温度、应力、应变分布特征及金属流动规律,预测焊接过程中所产生的缺陷.结果表明,FSW过程中试件的温度分布不对称,应变沿板厚的方向分布不一致,焊缝区产生了剧烈的塑性变形,因此FSW是一个典型的三维剧烈的塑性变形过程,热塑性变形机制是焊接接头形成的主要机制. 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 刚粘塑性 热力耦合 数值模拟
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三辊楔横轧空心件成形机理的研究 被引量:11
19
作者 杜凤山 汪飞雪 杨勇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第24期2242-2245,共4页
利用刚塑性有限元,基于Deform-3D平台建立了三辊楔横轧空心件的有限元热力耦合模型。通过模拟计算,分析了轧制过程金属的流动规律,研究楔横轧轧件上每一点的应力、应变场分布以及轧辊的力能参数。研究结果对解决零件精确成形和提高轧件... 利用刚塑性有限元,基于Deform-3D平台建立了三辊楔横轧空心件的有限元热力耦合模型。通过模拟计算,分析了轧制过程金属的流动规律,研究楔横轧轧件上每一点的应力、应变场分布以及轧辊的力能参数。研究结果对解决零件精确成形和提高轧件质量具有理论意义和实用价值。 展开更多
关键词 楔横轧 空心件 刚塑性 有限元
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钢筋混凝土框架刚塑性抗震设计方法研究 被引量:9
20
作者 樊长林 张善元 路国运 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2009年第3期67-73,共7页
在罕遇地震作用下,钢筋混凝土框架结构通常要经历相当大的塑性变形,地震输入的动能绝大部分转化为塑性变形能而被耗散,仅有很少部分转化为弹性变形能,基于这种能量转化机制,采用刚塑性模型来预测地震反应。同时建议在结构设计时于适当... 在罕遇地震作用下,钢筋混凝土框架结构通常要经历相当大的塑性变形,地震输入的动能绝大部分转化为塑性变形能而被耗散,仅有很少部分转化为弹性变形能,基于这种能量转化机制,采用刚塑性模型来预测地震反应。同时建议在结构设计时于适当位置预设塑性铰,使结构在强烈地震作用下的能量耗散集中在塑性铰处,并保证结构整体性,从而达到结构大震不倒的设防水准。以塑性理论为基础,发展了一种适用于钢筋混凝土框架结构刚塑性抗震设计方法。文中最后以5层钢筋混凝土框架为例给出了分析结果,并与弹塑性时程分析进行了对比,两者的一致性是相当满意的。由此表明,刚塑性抗震设计方法概念清晰,计算简单,具有可靠精度,可以满足罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构抗震设计要求。 展开更多
关键词 刚塑性抗震设计方法 刚塑性模型 倒塌机构 能量耗散 刚塑性反应谱 基于性能抗震设计
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