一种新的基于BST壳单元的一步法.pdfVIP

学兔兔 第45卷第 5期 机 械 工 程 学 报 VO1．45 NO．5 2009年 5月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Mav 2009 DoI：10．3901／JME．2009．O5．198 一 种新的基于BST壳单元的一步法术 傅立军 董湘怀 王 鹏 f上海交通大学塑性成形工程系 上海 200030) 摘要：大多数使用壳单元的一步法公式都会借助初始构型为平板这一条件略去初始构型的曲率计算，并消去转动 自由度，简 化终态构型曲率和弯曲刚度矩阵的计算，以保持计算效率，但这也限制了一步快速模拟的应用范围。为此，引入无转动 自由 度的BST(Basicshelltriangular)壳单元，通过单元片内四个相邻单元，方便地计算出初始和终态构型的曲率而无需简化。在 此单元基础上，使用对数应变描述大变形，采用考虑厚向异性的全量弹塑性本构关系，通过极值功原理，推导出新的可用于 非平面初始构型的一步法公式，将一步法应用范围拓展到一般的壳体成形。给出一个矩形管纯弯曲的算例，特别考察其断面 畸变问题，并将新一步法模拟的结果与增量分析和试验的结果做比较，验证了其正确性。 关键词：一步法 BST壳单元 非平面初始构型 中图分类号：TG386 New One—stepFormulationBasedon theBasicShellTriangularShellElement FULijun DONGXianghuaiWANGPeng (Depa~mentofPlasticityTechnology,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030) Abstract：M ostofone-stepformulationsusingshellelementsleaveoutthechangesofcurvaturesininitialblank，wipeoffrotation DGFsandsimplifythecomputationsofbendingstiffnessmatrixandcurvaturesinfinalconfigurationsinvirtueofinitialflatblank． By thiswayhighefficiencyiskeptbuttheapplicationsofone-stepfastsimulationarelimitedatthesametime．Thereforethe rotation-fleeBST(Basicshelltriangular)elementisintroducedtocomputethechangesofcurvaturesbyapatchoffouradjacent elementsconvenientlywithoutanysimplification．OnthebaseoftheBSTshellelement，anew one·stepfomr ulationisdeduced，in whichthelogarithmicstrainisemployedtodescribefinitestrainplasticity，Hill’Snormalanisotropicyieldfunctionisadoptedandthe principleofexrtemeworkisutilized．Theapplicationsofone—stepapproacharetherewithbroadenedtohtegeneralshellforming processwithnon-flatblank ．A numericalexampleofthepurebendingofrecmngulra tubeisi