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有限元法隨商品軟件出現(xiàn)的發(fā)展

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模擬理論及其技術(shù)的日益成熟,為有限元模擬軟件的商品化創(chuàng)造了有利的條件,有限元軟件開始不僅僅應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)室,已經(jīng)開始面向企業(yè),用于開發(fā)實(shí)際的產(chǎn)品和質(zhì)量控制中。其中運(yùn)用比較廣泛的是美國的 DEFORM 和法國的 FORGE,它們不僅有較強(qiáng)的塑性問題分析能力,而且具有了良好的前后處理功能和友好的用戶界面,這些特點(diǎn)都是基于 CAD 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

隨著模擬技術(shù)與軟件的逐步提高,塑性有限元法在金屬成形中得到了更加深入的應(yīng)用與發(fā)展,幾乎所有的成形工藝問題都可以被分析,并且分析對象的復(fù)雜程度也不斷增加,求解的問題也由二維擴(kuò)展到三維,同時(shí)可以進(jìn)行傳熱與變形的耦合分析。也可以反向模擬分析,即從成品的形狀尺寸計(jì)算出合理的毛坯。CAD/CAM 技術(shù)及有限元模擬技術(shù)的成熟,降低了生產(chǎn)的成本,提高了產(chǎn)品的質(zhì)量,同時(shí)縮短了設(shè)計(jì)及生產(chǎn)周期。美國空軍 AFWAL 材料實(shí)驗(yàn)室的金屬擠壓 CAD/CAM 系統(tǒng),Battle’s Columbus 實(shí)驗(yàn)室的擠壓、軋鋼、閉式模鍛 CAD/CAM 系統(tǒng)等等。在這些系統(tǒng)中,有限元技術(shù)起到了分析跟檢測的作用,優(yōu)化了工藝,并取得了良好的效益。 

雖然目前塑性有限元技術(shù)已經(jīng)有了長足的進(jìn)步,但是還未能完全滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。有限元技術(shù)還應(yīng)該朝著增大適應(yīng)性,提高實(shí)用性和精準(zhǔn)性的方向發(fā)展。首先要不斷完善和改進(jìn)模擬技術(shù)的數(shù)學(xué)模型,探索更有效的數(shù)值計(jì)算方法,提高誤差分析和控制能力,增加自適應(yīng)能力與求解過程參數(shù)的優(yōu)化功能,從而提高模擬分析的可靠性,提高計(jì)算精度和效率,完善真三維模擬技術(shù)。隨著模擬技術(shù)與軟件的不斷提高和改進(jìn),將模擬和優(yōu)化軟件與 CAD/CAM 系統(tǒng)集成,形成塑性加工 CAD/CAM/CAE 系統(tǒng),這就能夠?yàn)槠髽I(yè)提供一個(gè)集計(jì)劃、設(shè)計(jì)到生產(chǎn)以及產(chǎn)品質(zhì)量檢測為一體的高效信息系統(tǒng)。還應(yīng)該繼續(xù)擴(kuò)寬應(yīng)用的領(lǐng)域,比如:殘余應(yīng)力、塑性破壞與失穩(wěn)、變形分析以及微觀組織結(jié)構(gòu)與變形機(jī)理之間關(guān)系,這些領(lǐng)域同樣值得深入研究。

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