針刺機底座鉆孔組合機床設(shè)計含開題及5張CAD圖
針刺機底座鉆孔組合機床設(shè)計含開題及5張CAD圖,針刺,底座,鉆孔,組合,機床,設(shè)計,開題,cad
固體力學學報,第14卷2001年3月1號 期刊編號08949166由中國武漢華中科技大學發(fā)表 有限變形彈塑性理論和一致性算法劉學軍 李明瑞 黃文斌(應用力學研討會,中國農(nóng)業(yè)大學,中國 北京100083)摘要 利用對數(shù)應變,有限變形塑性理論,對應到無窮小的塑性理論,建立了連續(xù)。與有限元法的一階精度的塑性一致性算法(FEM)開發(fā)。數(shù)值例子來說明本文提出的算法理論的正確性和有效性。關(guān)鍵字 有限元,有限變形,彈塑性,一致性算法 I.引言 一般來講,在塑性狀態(tài),金屬材料將保持其體積不變。因此,應變張量的第一不變量I1可以是零,在無限小的塑性理論。而在有限變形理論,對常用的綠色拉格朗日應變的第一不變量,I10,不等于零的擴張。這會帶來很大的困難到有限變形塑性理論。但它是注意,對數(shù)應變的第一不變量滿足這一要求是有趣的。因此,采用對數(shù)應變措施和無窮小的塑性理論移植建立有限變形塑性理論。我們改革的無窮小彈塑性一致的算法在文獻1,2。形成了有限變形彈塑性算法。II應變測量和其共軛的應力張量2.1對數(shù)應變 設(shè)X是T他位置矢量的任意點為初始配置的研究和X是在當前配置相應的位置矢量。假設(shè)及其組分的形式確定的變形梯度張量 組件形式 讓極分解。其中R是一個代表旋轉(zhuǎn),u和v是正對稱張量表示純變形單元正交張量。u和v可以稱為左右拉伸張量,分別對數(shù)應變張量的定義是。分解 ,其中Q是正交矩陣和單元的特征值,和是的特征值,可以被稱為主要的延伸。因此,對數(shù)應變可以計算為然后擴張比,體積變化的測量,為認為金屬材料在塑性狀態(tài)下保持其體積不變,對數(shù)應變張量的第一不變量因此,對數(shù)應變的第一不變量仍是有限變形過程中的膨脹的措施。同樣的,對數(shù)應變張量的偏差偏差張量可以表示為這是指不含量變化的失真部分。然后你就可以使用的內(nèi)部能量的總和分解成畸變能和擴張的能量通過對數(shù)分解應變到失真和擴張部分。這樣我們就可以移植相應的無窮小的塑性理論的有限變形塑性理論沒有明顯變化。和分解是沒有任何更有效。2.2工作共軛應力 應力,這是工作的共軛對數(shù)應變,作了詳細的文獻 3 的尾巴。我們只會寫下結(jié)果沒有證據(jù)。讓和分別是V和U的特征對。然后就有和。 設(shè)是柯西應力張量?;鶢柣舴驊埩繛?。定義旋轉(zhuǎn)基爾霍夫應力張量基爾霍夫應力張量分量表和旋轉(zhuǎn)基爾霍夫應力張量可以表示為 (1)在一般情況下,應力張量是工作與對數(shù)應變張量可以表示為公式 (2)從參考 3 ,它的成分 (3) 在各向同性的金屬材料的特殊情況下,有著廣泛的應用,應力張量共軛對數(shù)應變張量只是旋轉(zhuǎn)基爾霍夫應力張量3,4 (4)下面我們將總是假定所研究的材料是各向同性的大大簡化我們的討論。有限變形塑性理論和一致性算法 有限變形塑性理論和一致性算法是相當類似的無窮小的塑性理論和一致性算法。我們將首先介紹無限小Mal的簡要然后到有限變形的部分。3.1的無窮小的塑性理論 在某種意義上,無窮小的塑性理論的理論基礎(chǔ)是基于兩個求和的分解菌株。第一個是分解的應變?yōu)榛儾糠趾蛿U張的一部分。它導致的內(nèi)部能量的總和分解成畸變能和擴張的能量。第二個是分解的應變的彈性部分和由此導致的內(nèi)部能量分解為彈性能量和塑性能量塑料部分。3.2無限彈塑性一致性算法更新應力常用計算公式, 因為它是不可能將它到底,應力值不能被精確計算。它給我們帶來了兩個不好的結(jié)果。首先,平衡方程不能精確的解決方案是不準確的。不僅可以解的誤差估計也不會將它帶在加載步驟增加。其次,在切線剛度矩陣的應力值的公式是用。不精確的應力會導致不精確的切線剛度矩陣,使強大的牛頓迭代法的漸近二次收斂速度將不可避免的失去。為了找到一個更好的近似解,提出了許多方案。最好是一致的算法1,2。其基本思想是:因為它是不可能找到確切的解決方案而有限載荷步的使用,我們可以提出一個近似解的誤差估計可以準確,即一階精度。這個近似解曲線我們可以得到如下:準確的應力平衡方程,準確和精確剛度矩陣。3.3的有限變形塑性理論 對應于無窮小的塑性理論,對失真和分解和擴張是有效的時,采用對數(shù)應變措施。然后我們可以移植的相應部分從無窮小的理論的有限變形理論沒有變化。然而,在有限變形的應變能不被分解為。當變形梯度是現(xiàn)在普遍接受的 59 分解,實際上它是配置的分解。讓和分別是初始和最終的配置,讓是一個中間的配置,這是由彈性卸載獲得。然后,變形梯度可以寫為。從到是純粹的彈性變形和是純粹的塑性變形。所以我們有,應注意中間配置可能不存在及其實現(xiàn)是不需要的。因此有 (5)讓是空間速度。定義了,這是速度梯度的空間變形。變形速度因此 空間變形速度梯度將 (6) (7a,b)分解速度梯度為對稱和斜對稱的部分(8)在假設(shè)材料是將塑性狀態(tài)中保持體積,我們獲得了 (9)因此由于DET的變形梯度的極分解的彈性部分是適用的 (10)彈性對數(shù)應變可以被 定義為 (11)從(7b)我們將重新定義為速度梯度塑性 (12)顯然,與,都具有相同的特征值。同樣的,塑料的速度梯度對稱部分 (13)它可以被稱為塑性應變速度。根據(jù)參考文獻 10,我們假設(shè)斜對稱的部分是,這意味著 (14)從(12),(13)和(14),的塑性變形梯度率 (15)假設(shè)塑性硬化模型,運動學硬化。 以下介紹的應力張量 柯西應力 基爾霍夫應力 背應力 柯西應力的偏差 將應力張量 (16)定義的等效應力 (17)屈服面方程 (18)其中K是硬化函數(shù)。在第2節(jié)中討論的,旋轉(zhuǎn)基爾霍夫應力,這是工作的共軛對對數(shù)應變,是 (19)旋轉(zhuǎn)應力偏是 (20)同樣,我們也可以定義旋轉(zhuǎn)背應力 (21)的位移和旋轉(zhuǎn)應力偏 (22)然后,等效轉(zhuǎn)動應力將 (23)從公式(18),不同的屈服函數(shù)相對于旋轉(zhuǎn)基爾霍夫應力,我們得到的屈服面正常,面向外, (24)這是一個單位向量。用張量形式的本構(gòu)關(guān)系,將 (25)有限變形的關(guān)聯(lián)流動法則可以表示為 (26) (27)哪里是運動硬化系數(shù)。類似于無窮小的理論,很容易證明,其中是等效塑性應變率。為簡單起見,在下面用表示。方程(5),(10),(11),(15),(18),(25),(26)和(27)的有限變形塑性理論的基本方程。3.4一致性算法彈塑性有限變形的基于對數(shù)應變 基本的算法的一部分是如何整合。類似于無窮小的理論,也不可能完全集成。為了找到一個近似解具有一階精度,我們使用一般的中點法則。假設(shè)基本變量,在時間 和位移在時間是眾所周知的。問題是如何更新這些變量的準確。一致性算法由兩部分組成:彈性預測塑性修正如下:(L)計算(2)定義的彈性預測和(3)找到正確的伸展 (4)尋找旋轉(zhuǎn) (5)計算的彈性對數(shù)應變 (6)從本構(gòu)關(guān)系,構(gòu)建彈性試驗應力 (7)檢查屈服條件 (8)如果是,讓所有的變量 其余的查看(9)。(9)解決從以下三個方程: (a)使用一個本地的牛頓迭代找到滿足 (b),其中定義(24)。 (c)將(10)從式(26)的塑性應變增量的計算公式(11)更新的等效塑性應變 (12)更新的塑性應變 (13)更新的彈性應變的 (14)更新彈性右伸長(15)把,得到更新后的塑性變形梯度 最后,所有的變量在是已知的。平衡方程和一致的剛度矩陣 牛頓迭代法用來求解非線性有限元方程。為了保持這種方法的漸近二次收斂速度,這是必需的,確切的切線剛度是從平衡方程的建立。在有限變形理論,內(nèi)部虛擬的能量可以表示為 其中p是第一皮奧拉基爾霍夫應力是工作共軛位移梯度的。的位移梯度的變化可以計算出,其中是幾何矩陣定義的切有限元插值是獨立的變形,和q節(jié)點位移向量。外部虛擬工作是 從虛擬工作原則,我們得到的平衡方程 (28)顯然,這種平衡方程是精確的?,F(xiàn)在我們要切線剛度矩陣的推導。在因此 (29)本構(gòu)關(guān)系是沒有參與上述推導過程,所以它在任何適用案例。由于已在文獻 11 的討論,我們將只寫下結(jié)果沒有證據(jù)。讓是一致切線模塊,組件的形式將(30)并且是組件形式 是組件形式是組件的切線模量張量彈塑性模型的定義是,可精確計算類似參考1。張量的推導過程,對基于張量函數(shù)導數(shù),將另文討論。V數(shù)值例子它是假定所有實例的強化函數(shù)的線性和飽和指數(shù)型的法律,i.e這里是材料常數(shù)。例一有一個圓形的孔的一條延伸。 明顯的對稱性考慮,只有四分之一的標本需要分析。它的計算是平面應力問題。幾何:L = 36厘米,W = 20厘米,D = 10.0厘米,厚度= 1 .0厘米材料:E = 200 GPa, 0.3= 240 GPa , 0。002GPa,= 240 GPAh= 1.0GPa, = 0加載: Force=p,p=100N/cm,是加載因子。 這個例子與弧長法計算,使用21 圖1有限元網(wǎng)格 (a) 第11加載步驟 (b)第21加載步驟 圖2的塑性變形 圖3 點位移與加載因子在步驟11和21加載步變形形狀如圖2所示。 表1不平衡力在不同加載步驟和迭代步數(shù)(N) 表1不同加載階段和不同的迭代步驟的剩余能量(n.cm) 表1和2,漸近二次收斂速度明顯表現(xiàn)出來。例二 一個正方形截面長柱兩端受壓。網(wǎng)格離散化為2 *2 * 30 在X、Y和Z方向。8節(jié)點單元用于此。幾何:A= 1m,B = 1 M,C2m材料:E=0.2MPa, =0.3 =0.001MPa, =0.0MPa,=0.0001MPa, h=0.0001MPa,=0 圖4一列壓縮載荷和約束: 底端是在每個方向上的嚴格約束。頂端約束X和Y方向和Z方向的壓縮作用。 現(xiàn)在我們將檢查從我們的算法求解的近似解。它是已知的,具有有限載荷步塑料算法不能得到一個確切的解決方案。但每一個算法應與無窮小加載步長的精確解的方法。下面我們要使用非常小的一步表示的精確解,和更大的步驟,我們的算法進行比較。在這個例子中,解決加載步P1 = - 400N將表示的精確解,另一方面,加載步P 2= 25P1的算法是用于比較。結(jié)果顯示在圖5。結(jié)果表明,當載荷步增加到25倍,我們的算法仍然具有很高的精度。在表3中,精確解和近似以及相對誤差列數(shù)值。 表3的精確和近似的解決方案 圖5 精確和近似的解決方案之間的比較。u:頂位移 :加載因子總結(jié)(1)利用對數(shù)應變,有限變形塑性理論,對應于無窮小的塑性理論,建立了連續(xù)。(2)基于一階近似解,推導了精確的計算公式應力更新的,一致的彈塑性模型,平衡方程和一致的彈塑性切線剛度矩陣。由于切線剛度矩陣的正確性,實現(xiàn)了對牛頓迭代法的漸近二次收斂速度。(3)本文所涉及的張量推導過程是非常重要的??臻g的原因,這將是以后研究的地方。 參考1賽摩,J.C和泰勒,R. L.,一個平面應力彈塑性返回映射算法。國際工程中的數(shù)值方法。卷22,1986,649-670。2魏,Z. J,李,M.R和黃,W.B,一個一致的牛頓迭代和板的有限元分析彎曲算法及其應用J.力學學報,22,5.1990號,第二卷。588-579。3安妮紅歌,應力共軛對數(shù)應變,國際固體與結(jié)構(gòu)雜志,23卷,121987號,1645一1656。4佩里克和歐文,D. R.J.,一個有限應變彈塑性模型:基于對數(shù)應變的計算問題,應用力學與工程中的計算機方法,卷94,1992,3561。5李,E. H.,有限應變彈塑性變形,應用力學學報,第36,1969,1-66格林,A.E和納格迪,P.M,一個彈塑性連續(xù)體的一般理論,電弧大鼠馬赫安娜,第18卷,1965.251一281。7線蟲學納塞爾,S.,應變措施及其在固體與結(jié)構(gòu)的有限變形彈塑性.國際雜志率分解。vol.151979155一166。8線蟲學納塞爾,S.,有限變形彈塑性,國際固體與結(jié)構(gòu)雜志,第181卷1982,857一872。9格林,A.E.和納格迪,P.M.一些言論上的彈塑性變形有限應變,國際鋁工程科學學報,9卷,19711219一1229。10韋伯和阿南德,有限變形本構(gòu)方程和各向同性彈性粘塑性固體的整合過程中,應用力學與工程中的計算機方法。卷79,1990,173一202。11魏,Z. J,黃,W.B.和李,M.R.等人。,在新的迭代有限一致切線模塊彈性應變,近代力學和進化-2,清華大學出版社,北京,1997,1009-1014。
收藏
編號:16721691
類型:共享資源
大小:3.80MB
格式:ZIP
上傳時間:2020-10-22
40
積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
針刺
底座
鉆孔
組合
機床
設(shè)計
開題
cad
- 資源描述:
-
針刺機底座鉆孔組合機床設(shè)計含開題及5張CAD圖,針刺,底座,鉆孔,組合,機床,設(shè)計,開題,cad
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學習交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán),請勿作他用。