Model MES do optymalizacji procesu wyciskania rur ze stopów Mg o podwyższonej biozgodności, oparty na obliczeniach równoległych

• Autorzy: Milenin A. , Kustra P.

Warianty tytułu

EN

FEM model for optimization of tube extrusion process of high compatible Mg alloys based on parallel calculation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowano model MES (Metoda Elementów Skończonych) procesu wyciskania na trzpieniu rur i profili ze specjalnych stopów magnezu z przeznaczeniem na resorbowalne implanty do usztywniania kości po złamaniu lub resorbowalne stenty. Rozpatrywane stopy Mg mają niską technologiczną plastyczność podczas wyciskania. Opracowany model jest przeznaczony do optymalizacji parametrów wyciskania, stosując stopień wykorzystania zapasu plastyczności wyciskanego stopu jako funkcję celu oraz wartość maksymalnej temperatury w kotlinie odkształcenia jako ograniczenie. Ponieważ obliczenia optymalizacyjne wymagają dużej liczby symulacji MES, zaproponowano rozwiązanie, wykorzystujące możliwości obliczeń równoległych. Opracowany program generuje wektor wariantów symulacji i uruchamia je równolegle na kastrze komputerowym w infrastrukturze PLGrid. W niniejszej pracy pokazano praktyczny przykład optymalizacji oraz procedurę otrzymania niezbędnych do symulacji danych materiałowych na przykładzie stopu MgCa08.

EN

This paper is devoted to the development of the FEM (Finite Element Method) model of the extrusion process of tubes on mandrel and profiles from Mg alloy for the purpose of resorbable implants to stiffen the bones after fracture or resorbable stents. Mg alloys are characterized by low technological plasticity during extrusion. Presented model was designed to optimize the parameters of extrusion tubes on mandrel and profiles using ductility of material as objective function and maximum value of temperature in the deformation zone as a limitation. Since the optimization requires a large number of FEM simulations, solution based on parallel computing capabilities was used. The developed software generates vector of simulation variants and runs them on the computer cluster in parallel mode on PLGrid infrastructure. In this work example of optimization process and the material model identification procedure for the MgCa08 alloy was shown.

Słowa kluczowe

PL

MES; obliczenia równoległe; wyciskanie; rura; MgCa08

EN

FEM; parallel calculations; extrusion; tube; MgCa08

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 81, nr 4
• Strony: 192--196
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Milenin A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Informatyki Stosowanej i Modelowania al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Kustra P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Informatyki Stosowanej i Modelowania al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Machado P.: Extrusion Die Design, Proceeding of Fifth International Extrusion Technology Seminar, Chicago (USA), vol. 1, 1992, p. 385
• 2. Kiuchi M., Yanagimoto J., Mendoza V.: Three-Dimensional FE Simulation and Extrusion Die Design, Journal of The Japan Society for Technology of Plasticity, vol. 39, 1998, no. 446, p. 27
• 3. Herberg J., Gundeso K., Skauvic I.: Application of Numerical Simulation In Design of Extrusion Dies, 6 Int. Aluminium Extrusion Technology Seminar, ET` 96, 1996, p. 275
• 4. Chenot J.L., Bay F.: An Overview of Numerical Modeling Techniques, Journal of Materials Processing Technology, 1998, no. 80÷81, p. 8
• 5. Chenot J.L.: Resent Contributions to the Finite Element Modelling of Metal Forming Processes, Journal of Materials Processing Technology, vol. 34, 1992, p. 9
• 6. Rens B.J.E., Brekelmans W.A.M., Baaijens F.P.T.: A Semi-Structured Mech Generator Applied to Extrusion, Proc. of the 7 Int. Conf. on Numerical Methods in Industrial Forming Processes, Enschede (Netherlands), 1998, p. 621
• 7. Milenin A.: Mathematical Modeling of Operations of Correcting the Dies For Section Extruding, Metallurgicheskaya i Gornorudnaya Promyshlennost, 2000, nr 1÷2, s. 64
• 8. Milenin A., Berski S., Banaszek G., Dyja H.: Theoretical Analysis and Optimisation of Parameters in Extrusion Process of Explosive Cladded Bimetallic Rods, Journal of Materials Processing Technology, vol. 157÷158, SPEC. ISS., 2004, p. 208
• 9. Lishnij A.I., Biba N.V., Milenin A.: Two Levels Approach to the Problem of Extrusion Optimization, Simulation of Materials Processing: Theory, Methods and Applications, Proceedings of the 7 Int. Conf. On Numerical Methods in Industrial Forming Processes, Enschede (Netherlands), 1998, p. 627
• 10. Biba N., Stebunov S., Lishny A., Vlasov A.: New Approach to 3D Finite-Element Simulation of Material Flow and its Application to Bulk Metal Forming, 7th International Conference on Technology of Plasticity, Yokohama, 2002, p. 829
• 11. Milenin A.: Modelowanie Numeryczne Procesów Wyciskania Profili z Zastosowaniem Gęstości Dyslokacji Jako Zmiennej Wewnętrznej w Modelu Reologicznym Materiału, Informatyka w Technologii Materiałów, t. 2, 2002, nr 1, s. 26
• 12. Milenin A., Biba N., Stebunow S.: Modelowania Procesów Wyciskania Cienkościennych Kształtów z Wykorzystaniem Teorii Dyslokacji do Opisania Właściwości Reologicznych Stopów Aluminium, Mat. 9 Konf. Informatyka w Technologii Metali, 13÷16.01.2002, s. 217
• 13. Milenin A., Golovko A.N., Mamuzic I.: The Application of Three-Dimensional Computer Simulation When Developing Dies for Extrusion of Aluminium Shapes, Metallurgija, vol. 41, 2002, no. 1, p. 53
• 14. Milenin A., Gzyl M., Rec T., Płonka B.: Computer Aided Design of Wires Extrusion from Biocompatible Mg-Ca Magnesium Alloy, Archives of Metallurgy and Materials, 2014 (in press)
• 15. Milenin A., Seitz J.-M., Bach Fr.-W., Bormann D., Kustra P.: Production of Thin Wires of Magnesium Alloys For Surgical Applications, Proc. Conf. Wire Expo, 2010, Milwaukee, USA, p. 61
• 16. Milenin A., Kustra P.: Optimization of Extrusion and Wire Drawing of Magnesium Alloys Using the Finite Element Method and Distributed Computing, Proc. Int. Conf. InterWire 2013, Atlanta, USA, Wire Association Int., 2013, p. 1