Математическая модель, описывающая процесс формообразования неупругих тел строится на базе двух следующих интегральных уравнений.
1. Вариационное уравнение для работы деформаций, в которое входят:
тензор напряжения Коши; текущие изменяемые в процессе деформирования объем тела и его поверхность; тензор четвертого ранга, ответственный за упругопластические свойства материала.
2. Вариационное неравенство для формулировки условий на границах контакта детали и рабочей поверхности матрицы (пуансона).
При формировании тензора свойств материалов в качестве физических соотношений принимались соотношения ассоциированного закона пластического течения между тензором напряжения Коши и приращением тензора деформации Альманси. Поверхность текучести описывалась условием Мизеса с изотропным и трансляционным упрочнением материала.
Геометрическая нелинейность учитывалась, во-первых, в соотношениях между логарифмическим тензором деформации Генки и вектором перемещений; во-вторых, при формулировке принципа материальной объективности в физических соотношениях; в третьих, в перестройке конфигурации тела в процессе его деформирования.
Тензор Генки представлялся разложением в степенной ряд тензора деформации Альманси.
Для реализации решения задачи использовался метод конечных элементов, благодаря которому приведенные выше интегральные уравнения сведены к нелинейным матричным. При реализации решения задач на ЭВМ использован метод последовательных нагружений с внутренним итерационным циклом и использованием модифицированного метода Ньютона-Рафсона.
Алгоритмы управления распределением поверхностной нагрузки, требуемой для получения, например, равнотолщинных тонкостенных деталей или для определения формы рабочих поверхностей матриц (пуансонов) с целью получения детали заданной конфигурации (с учетом пружинения), строились на базе решения обратных задач механики деформирования.
Упомянутые обратные задачи решались методом последовательных приближений с корректировкой решения на каждой итерации для получения необходимых функций.
Литература
- Горлач Б.А. Математическое моделирование процессов формообразования неупругих тел. -- М., Изд. МАИ, 1999, -- 216 с.