Selected problems of quality assurance of FEM modeling of steel sheets forming process

• Autorzy: Kowalik M. , Trzepieciński T.

Warianty tytułu

PL

Wybrane problemy zapewnienia jakości modelowania MES procesu kształtowania blach stalowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the experimental and numerical results of rectangular cup drawing of deep drawing quality steel sheet. The aim of the experimental study was to analyze material behavior under deformation. The received results were further used to verify the results from numerical simulation by taking friction and material anisotropy into consideration. A 3D parametric finite element (FE) model was built using the commercial FE-package Abaqus/Standard. Frictional properties of the deep drawing quality steel sheet were determined by using the pin-on-disc tribometer. It shows that the friction coefficient value depends on the measured angle from the rolling direction and corresponds to the surface topography. The sensitivity of constitutive laws to the initial data characterizing material behavior is also presented. It is found that if the material and friction anisotropy are taken into account in the finite element analysis, this approach undoubtedly gives the most approximate numerical results to real processes.

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań eksperymentalnych i numerycznych procesu tłoczenia wytłoczek prostokątnych z blachy stalowej głębokotłocznej. Celem badań eksperymentalnych była analiza odkształceń materiału podczas jego odkształcania. Wyniki badań użyto do weryfikacji symulacji modelu numerycznego uwzględniającego anizotropię materiału oraz anizotropię tarcia. Model przestrzenny procesu zbudowano w programie Abaqus/Standard do symulacji metodą elementów skończonych. Właściwości tarciowe blach stalowej głębokotłocznej wyznaczono za pomocą tribotestera typu trzpień na tarczy. Kierunkowość topografii powierzchni blachy sprawia, że wartość współczynnika tarcia zależy od orientacji jego pomiaru względem kierunku walcowania blachy. Przedstawiono również analizę wrażliwości zastosowanego modelu materiałowego. Stwierdzono, że uwzględnienie w modelu elementów skończonych anizotropii tarcia i anizotropii materiałowej przekłada się na mniejsze wartości błędów modelu numerycznego w odniesieniu do procesu rzeczywistego.

Słowa kluczowe

EN

FEM modeling; steel sheet; forming process

PL

modelowanie MES; blacha stalowa; odkształcenie materiału

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 5854--5859
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr., pełny tekst na CD3

Twórcy

autor

Kowalik M.

• Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Mechaniczny; 26-600 Radom; ul. Krasickiego 54. Tel: + 48 48 361-76-18, Fax: + 48 48 361-76-75

autor

Trzepieciński T.

• Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa; 35-959 Rzeszów; al. Powstańców Warszawy 8. Tel: + 48 17 865-17-14, 361-77-07, Fax: + 48 17 854-31-16

Bibliografia

• 1. Banabic D., Bunge H.-J., Pöhlandt K., Tekkaya A.E., Formability of metallic materials. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg 2000.
• 2. Chakrabarty J., Theory of Plasticity, McGraw-Hill Inc., New York 1987.
• 3. Da Rocha A.B., Santos A.D., Teixeira P., Butuc M.C., Analysis of plastic flow localization under strain paths changes and its coupling with finite element simulation in sheet metal forming. Journal of Materials Processing Technology 2009, vol. 209, no. 11.
• 4. Daxin, E., Mizuno T., Li Z., Stress analysis of rectangular cup drawing. Journal of Materials Processing Technology 2008, vol. 205, no. 1-3.
• 5. Habraken A.M., Duchêne L., Anisotropic elasto-plastic finite element analysis using a stress-strain interpolation method based on a polycrystalline model. International Journal of Plasticity. 2000, vol. 20, no. 8-98.
• 6. Hill R., A theory of the yielding and plastic flow of anisotropic metals. Proceedings of the Royal Society of London, 1948, vol. A193.
• 7. Hjijaj M, Feng Z.Q., Saxce G., Mróz Z., On the modelling of complex anisotropic frictional contact laws. International Journal of Engineering Science 2004, vol. 42, no. 10.
• 8. Kukielka K., Kukielka L., Numerical analysis of the physical phenomena in the working zone in the rolling process of the round thread, [in:] J.T.M de Hosson, C.A. Brebia, S-I Nishida (eds.) Computer Methods and Experimental Measurements for Surface Effect and Contact Mechanics VIII, WITpress, New Forest, 2007, pp. 125-134.
• 9. Kukiełka L., Dynamical modelling and analysis of non-linear cold processes of metal forming, Journal of Machine Dynamics Research 2010, vol. 34, no 1.
• 10. Kukiełka L., Kułakowska A., Patyk R., Numerical modeling and simulation of the movable contact tool-worpiece and application in technological processes. The 13th World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics, Orlando, Floryda, 2009, pp. 57-62.
• 11. Stachowicz F., Trzepieciński T., Opory tarcia podczas kształtowania blach karoseryjnych. XIV Konferencja Międzynarodowa SAKON, Przecław 2003.
• 12. Trzepieciński T., Stachowicz F., Modelowanie numeryczne procesu kształtowania wytłoczek prostokątnych. Rudy i Metale Nieżelazne 2005, R. 50, nr 10-11.
• 13. Von-Mises R., Mechanik der festen körper im plastisch deformablen zustand. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse, 1913, vol. 1.