模拟滚弯非稳态过程的虚拟载荷法

来源：计算力学学报杂志2021年第1期北京时间：

作者：郑子君,王洪

单位：重庆理工大学 机械工程学院, 重庆 400040,重庆理工大学 机械工程学院, 重庆 400040

摘要：采用传统的拉格朗日有限元模型模拟三辊滚弯的非稳态过程时，受到网格数量和接触算法的影响，计算效率难以提高。受计算流体力学的启发，将滚弯机跨内空间视作一维流场，工件挠曲线视作流场中的变量，采用欧拉观点建模，可以大大减小网格数量，同时降低接触处理的难度。将欧拉观点控制方程中的迁移项归结成一个附加的虚拟载荷，将其定义为型材空间构型不变而材料流动导致的内力不平衡量。通过引入该载荷，在经典平面梁单元的基础上稍加修改，得到适于小曲率滚弯模拟的欧拉单元平衡方程。算例表明，在相同网格尺寸下，虚拟载荷法和传统的有限元模拟结果均与理论解吻合良好；但前者的计算效率更高，结果更加光滑可靠。

关键词：滚弯,欧拉网格,虚拟载荷,弹塑性分析,有限元法,

基金资助：国家自然科学基金青年项目（11702046）；重庆市教委科学研究项目（KJ1600910）资助项目.