回弹分析
理论与物理
概述
老师!今天要讲回弹分析对吧?那是什么东西呢?
这是对成形后因弹性恢复引起的形状变化(回弹)进行高精度预测的技术。隐式解法计算应力场的精度是关键。考虑包辛格效应的复合硬化法则(如Yoshida-Uemori等)非常重要。
控制方程
用数学公式表示的话就是这样。
嗯…只看公式还是不太明白…这表示的是什么意思呢?
Yoshida-Uemori模型:
原来如此。那是不是说只要模型建好了,就基本没问题了?
理论基础
“理论基础”这个词我倒是听说过,但可能并没有真正理解…
回弹分析的仿真,是作为热力学、材料力学、流体力学的耦合问题来公式化的。制造过程的物理现象跨越多个时间和空间尺度,因此需要宏观尺度的连续体模型与介观/微观尺度的材料模型的恰当组合。其目标是定量预测工艺参数(温度、速度、载荷等)与产品质量(尺寸精度、缺陷、机械特性)之间的因果关系。
原来如此…回弹分析看起来简单,实际上内涵非常深奥啊。
制造过程的控制方程
我不太擅长数学公式…能给我讲讲回弹分析公式的“含义”吗?
制造过程仿真,是作为热力学、流体力学、固体力学的耦合问题来公式化的。
热传导方程(能量守恒)
热传导方程具体是指什么呢?
这里 $T$ 是温度,$\mathbf{v}$ 是材料的速度场,$k$ 是热导率,$Q$ 是内部发热(焦耳热、潜热、摩擦热等)。
我明白前辈为什么说“制造过程仿真一定要认真做”了。
凝固・相变
请给我讲讲“凝固・相变”!
凝固过程中潜热的释放/吸收对温度场有很大影响。采用焓法的公式化表示:
用数学公式表示的话就是这样。
嗯…只看公式还是不太明白…这表示的是什么意思呢?
这里 $L$ 是潜热,$f_l(T)$ 是液相率(在固液共存区取0到1之间的值)。
塑性变形的本构关系
塑性变形的本构关系具体是指什么呢?
金属的塑性变形可以用Johnson-Cook本构关系等来描述:
$A$: 初始屈服应力,$B$: 硬化系数,$n$: 硬化指数,$C$: 应变率敏感系数,$m$: 温度软化指数。
听到这里,我终于明白为什么制造过程仿真如此重要了!
流动分析(填充・铸造)
接下来是流动分析的话题吧。是什么内容呢?
熔融金属或树脂的流动遵循纳维-斯托克斯方程,但需要考虑高粘度、非牛顿流体特性。在注塑成型中,Cross-WLF模型是标准:
原来如此…制造过程仿真看起来简单,实际上内涵非常深奥啊。
假设与适用范围
なった
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