A 3D numerical modeling of hemispherical contact against an elastic-plastic flat surface

• Autorzy: Trzepieciński T. , Stachowicz F. , Bosiakov S. , Rogosin S.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2014.65

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna 3D kontaktu powierzchni półkulistej z płaszczyzną sprężysto-plastyczną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a method of determining the anisotropic friction model for sheet metal forming processes based on experimental data obtained from the pin-on-disk tribometer test. The frictional investigations presented in this work were conducted for deep drawing quality cold-rolled steel sheet. The anisotropic friction model corresponded to experimental results was implemented into a finite element (FE) model built using the ABAQUS software. In the numerical investigations the hemispherical contact against an elastic-plastic flat was analysed. Both material and friction anisotropy influenced the non-uniformity of the stress distribution around the hemisphere axis, which is clearly visible for higher values of hemispherical solid indentations. It was found that the change of isotropic friction to anisotropic conditions for both material models slightly influences – the value and change of equivalent plastic strain distribution in contact zone.

PL

Artykuł prezentuje metodę wyznaczania anizotropowego modelu tarcia dla procesów kształtowania blach na podstawie danych eksperymentalnych otrzymanych w próbie trobotestera o skojarzeniu trzpień na tarczy. Badania tarciowe przedstawione w pracy wykonano dla zimno-walcowanych blach stalowych głęboko tłocznych. Anizotropowy model tarcia odpowiadający wynikom eksperymentalnym zaimplementowano do modelu elementów skończonych z wykorzystaniem programu ABAQUS. W badaniach numerycznych analizowano kontakt powierzchni półkulistej ze sprężysto-plastyczną powierzchnią płaską. Anizotropia materiału oraz tarcia wpływa na nierównomierność rozkładu naprężeń dookoła osi półkuli, co jest wyraźnie widoczne dla większych zagłębień bryły półkulistej. Zmiana modelu tarcia z izotropowego na anizotropowy nieznacznie wpływa na wartość i zmianę rozkładu naprężeń oraz odkształceń zastępczych w strefie kontaktu.

Słowa kluczowe

EN

anisotropy; contact modeling; elastic-plastic contact; friction modeling; friction anisotropy

PL

anizotropia; modelowanie kontaktu; kontakt sprężysto-plastyczny; modelowanie tarcia; anizotropia tarcia

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 86 [290], nr 4
• Strony: 629--638
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Trzepieciński T.

• Rzeszow University of Technology, 8 Powstańców Warszawy Avenue, 35-959 Rzeszow, Poland

autor

Stachowicz F.

• Rzeszow University of Technology, 8 Powstańców Warszawy Avenue, 35-959 Rzeszow, Poland

autor

Bosiakov S.

• Belarusian State University, Minsk, Belarus

autor

Rogosin S.

• Belarusian State University, Minsk, Belarus

Bibliografia

• 1. Trzepieciński T.: Analysis of the friction influence on change of surface topography in strip drawing test. Tribologia, 44, 1 (2012), 125-134.
• 2. Gierzyńska M.: Tarcie, zużycie i smarowanie w przeróbce plastycznej metali. WNT, Warszawa 1983.
• 3. Hirpa G. Lemu, Trzepieciński T.: Numerical and experimental study of the frictional behaviour in bending under tension test. Stroj. Vest. – J. Mech. Eng., 59, 1 (2013), 41-49.
• 4. Hjiaj M., Feng Z.-Q., de Saxcé G., Mróz Z.: On the modelling of complex anisotropic frictional contact laws, Int. J. Eng. Sci., 42, 10 (2004), 1013-1034.
• 5. Mróz Z., Stupkiewicz S.: An anisotropic friction and wear model. Int. J. Solids Struct., 31, 8 (1994), 1113-1131.
• 6. Chatterje B., Sahoo P.: Effect of strain hardening on elastic-plastic contact of a deformable sphere against a rigid flat under full stick contact condition. Advances in Tribology, vol. 2012 (2012), Article ID 472794.
• 7. Banabic D., Bunge H.-J., Pohlandt K., Tekkaya A.E.: Formability of metallic materials. Springer-Verlag, Berlin 2000.
• 8. Stachowicz F., Trzepieciński T.: Opory tarcia podczas kształtowania blach karoseryjnych. Mat. Konf. SAKON, Przecław 2003, 297-302.
• 9. Godfrey D.: Friction oscillations with a pin-on-disc tribometer. Tribol. Int., 28, 2 (1995), 119-126.
• 10. Hill R., Storakers B., Zdunek A.B.: A theoretical study of the Brinell hardness test. Proc. R. Soc. Lond., 423, 1865 (1989), 301-330.
• 11. Tabor D.: The hardness of metals. Clarendon Press, Oxford 1951.
• 12. Kucharski S., Mróz Z.: Identification of plastic hardening parameters of metals from spherical indentation tests. Mat. Sci. Eng., A318, 1-2 (2001), 65-76.
• 13. Adler T.A., Dogan O.N.: Damage by indentation and single impact of hard particles on a high chromium white cast iron. Wear, 203-204 (1997), 257-266.
• 14. Hertz H.R.: On contact between elastic bodies. Collected Works, 1, 1882.
• 15. Field J.S., Swain M.V.: Determining the mechanical properties of small volumes of material from submicrometer spherical indentations. J. Mater. Res., 10 (1995), 101-112.
• 16. Trzepieciński T., Gelgele H.L.: Investigation of anisotropy problems in sheet metal forming using finite element method. Int. J. Mater. Form., 4, 4 (2011), 357-369.
• 17. Hill R.: A theory of the yielding and plastic flow of anisotropic metals, Proceedings of the Royal Society of London, 193 (1948), 281-297.
• 18. Kral E.R., Komvopoulos K., Bogy D.B.: Elastic-plastic finite element analysis of repeated indentation of a half-space by a rigid sphere. J. Appl. Mech. – Trans. ASME, 60, 4 (1993), 829-841.