Application of internal variable convection for modelling of T-shape mould filling

• Autorzy: Macioł P.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metody konwekcji zmiennej wewnętrznej do modelowania wypełnienia formy T-kształtnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Numerical methods for thixoforming modelling are shortly reviewed in the paper. Present applications, especially for thixotropy phenomena modelling, are presented. Advantages and disadvantages of methods based on solid mechanics or computational fluid dynamics are pointed out. Internal Variable Convection (IVC) method is introduced as an alternative for classical Lagrangian or Eulerian methods. Numerical simulations of T-shape mould filling, based on the data taken from literature, are shown. Presented results confirm possibilities of thixoforming processes modelling with Internal Variable Convection method. However, some deficiencies of the present solution are pointed out in the paper as well. It concerns mainly material front tracking methods and treatment of boundary layer. Some ways to resolve existing constraints, as well as plans for future are presented.

PL

W pracy omówiono metody komputerowe obecnie stosowane do modelowania procesów tiksoformingu, ze szczególnym uwzględnieniem zjawiska tiksotropii. Analizowano zagadnienia związane z modelowaniem przepływów cieczy tiksotropowych przy zastosowaniu opisu kinetyki Lagrange’a lub Eulera. Zaproponowano nową metodę konwekcji zmiennej wewnętrznej, która pozwala na modelowanie takich przepływów w oparciu o rozwiązanie zagadnienia konwekcji dodatkowo wprowadzonej zmiennej, opisującej stan materiału. Przedstawiono symulacje procesu wypełnienia formy T-kształtnej, oparte na doświadczeniu opisanym w literaturze. Przedstawione wyniki potwierdzają możliwość modelowania procesów tiksoformingu w oparciu o metodę konwekcji zmiennej wewnętrznej. W artykule przedstawiono jednak także istotne niedoskonałości obecnie stosowanej metodyki, szczególnie w zakresie modelowania frontu materiału i warstwy przyściennej. Wskazano również perspektywy rozwoju metody i kroki planowane w celu poprawy jakości rozwiązania.

Słowa kluczowe

EN

thixoforming; internal variable convection; numerical modelling; computational fluid dynamics CFD

PL

formowanie tiksotropowe; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 9, no 4
• Strony: 67--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Macioł P.

• AGH - University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Bellet M., Moto Mpong S.: Determination of the constitutive equation parameters of a thixotropic Al alloy and FEM modelling of the thixoforming process, Proc. Conf. NUMIFORM 2001, in: Simulation of Materials Processing: Theory, Methods and Applications, Toyohashi, ed. Mori, K., ToyohashiLisse, 2001, pp. 1087–1092.
• [2] Kopp R., Choi J., Neudenberger D.: Simple compression test and simulation of an Sn15% Pb alloy in the semi-solid state, J. Mater. Process. Technol., Vol. 135, No. 2–3, 2003, pp. 317–323.
• [3] Huilgol R.R., You Z.: Application of the augmented Lagrangian method to steady pipe flows of Bingham, Casson and Herschel–Bulkley fluids, J. Non-Newton. Fluid Mech., Vol. 128, No. 2–3, 2005, pp. 126–143.
• [4] Alexandrou A. N.: Constitutive modelingmodelling of semisolid materials, Proc. 4th Int. Con. on Semi-Solid Processing of Alloys and Composites, Sheffield, 1996, pp. 132–136.
• [5] Zienkiewicz O. C., Cormeau I. C.: Viscoplasticity – plasticity and creep in elastic solids – a unified numerical solution approach, Int. J. Numer. Methods Eng, Vol. 8, 1974, pp. 821–845.
• [6] Sołek K., Stuczyński T., Białobrzeski A., Kuziak R., Mitura Z.: Modelling thixocasting with precise accounting of moving front of material, Mater. Sci. Technol., Vol. 21, No. 5, 2005, pp. 551–558.
• [7] Mujumdar A., Beris A. N., Metzner A. B.: Transient phenomena in thixotropic systems, J. Non-Newton. Fluid Mech., Vol. 102, 2002, pp. 157–178.
• [8] Macioł P.: Application of internal variable convection method for thixotropy modelling, Steel Res. Int., 79, special edition Metal Forming Conf., 2008, pp. 332–339.
• [9] Barnes H.: Thixotropy – a review, J. Non-Newton. Fluid Mech., Vol. 70, 1997, pp. 1–33.
• [10] Atkinson H.V.: Modelling the semi-solid processing of metallic alloys, major invited review, Progress in Materials Science, Vol. 50, No. 3, 2005, pp. 341–412.
• [11] Modigell M., Koke J.: Time-dependent rheological properties of semi-solid metal alloys, Mechanics of Time-Dependent Materials, Vol. 3, 1999, pp. 15–30.
• [12] Macioł P.: Zastosowanie algorytmu Characteristic Based Split oraz konwekcji zmiennej wewnętrznej do modelowania przepływów cieczy tiksotropowych, Proc. Conf. “Informatyka w Technologii Metali Komplastech 2008”, 2008, pp. 177–184 (in Polish).
• [13] Zienkiewicz O. C., Taylor R. E.: The Finite Element Method, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000.
• [14] Modigell M., Hufschmidt M., Petera J.: Two-phase simulations as a development tool for thixoforming processes, Steel Res. Int., Vol. 75, 2004, pp. 513–518.