Numerical simulation of piercing using FEA with damage and SPH method

• Autorzy: Mabogo M. , Oliver G. J. , Rońda J.

Warianty tytułu

PL

Symulacja numeryczna wycinania otworów z użyciem metody elementów skończonych z efektami zniszczenia i metody wygładzonej hydrodynamiki cząstek

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The Smoothed Particle Hydrodynamic (SPH) method as implemented in the commercial code LS-DYNA has been used to solve the problem of piercing a hole in a stamped shock absorber seat. The results are compared to those produced by dynamic analysis using conventional finite element methods with material erosion as implemented in LS-DYNA. The SPH method is suitable for modelling of cracking and tearing phenomena occurring in actual production of the spring seat for some material and process parameters. The SPH stress levels need to be closely interpreted in contour plots than for the FEA results though as high stresses remain in the disconnected volumes. A rate dependent plasticity model is used in the simulation with data produced by mechanical tests of the materials used.

PL

Metoda wygładzonej hydrodynamiki cząstek (MWHC), zaimplementowana w kodzie systemu LS-DYNA, została użyta do rozwiązania zagadnienia wycinania otworów w wytłaczanym amortyzatorze siedzenia samochodowego. Wyniki tego rozwiązania zostały porównane z wynikami otrzymanymi z rozwiązania przy zastosowaniu konwencjonalnej metody elementów skończonych wzbogaconej przez uwzględnienie efektów erozyjnych w materiale, która również została zaimplementowana w LS-DYNA. Metoda MWHC nadaje się do modelowania efektów pękania i rozdzierania, jakie występują w czasie obróbki amortyzatora siedzenia w procesach przemysłowych. Analiza wyników MWHC pozwala zaobserwować, że najwyższy poziom naprężeń występuje w usuwanych fragmentach wytłoczki. W związku z tym warstwice pól naprężeń określone w MWHC powinny być bardziej zagęszczone niż w MES. W obliczeniach zastosowano model konstytutywny materiału lepko-plastycznego, którego parametry materiałowe zidentyfikowano na podstawie prób wytrzymałościowych wykonanych w laboratorium Cape Peninsula University of Technology.

Słowa kluczowe

EN

smoothed particle hydrodynamic; finite element analysis; piercing; cracking; tearing; spring seat

PL

metoda elementów skończonych; pękanie; symulacja numeryczna

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 10, no 3
• Strony: 65--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mabogo M.

autor

Oliver G. J.

autor

Rońda J.

• Department of Mechanical Engineering, Cape Peninsula University of Technology, PO Box 1906 Bellville 7535, South Africa

Bibliografia

• [1] Casalino G., Rotondo A., Ludovico A.: On the numerical modelling of the multiphysics self piercing riveting process based on the finite element technique, Advances in Engineering Software, Vol. 39, No. 9, 2008, pp. 787–795.
• [2] Cleary P.W., Prakash M., Ha J.: Novel applications of smoothed particle hydrodynamice (SPH) in metal forming, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 177, No. 1–3, 2006, pp. 41–48.
• [3] Cowper G.R., Symonds P.S.: Strain hardening and strain rate effect in the impact loading of cantilever beams, Brown University, Deprtment of Applied Mathematics Report, Vol. 28, 1957.
• [4] Gingold R.A., Monaghan J.J.U.: Smoothed particle hydrodynamics: theory and application to non-spherical stars, Mon. Not. R. Astron. Soc., Vol. 181, 1977, pp. 375–389.
• [5] Hambli R., Reszka M.: Fracture criteria identification using an inverse technique method and blanking experiment, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 44, No. 7, 2002, pp. 1349–1361.
• [6] Lee S.W., Pourboghrat F.: Finite element simulation of the punch less piercing process with Lemaitre damage model, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 47, 2005, pp. 1756–1768.
• [7] Limido J., Espinosa C., Salaun M., Lacome J.L.: SPH method applied to high Speer cutting modelling, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 49, No.7, 2007, pp. 898–908.
• [8] Liu G.R., Liu M.B.: Smoothed particle hydrodynamics, World Scientific, 2003.
• [9] Lucy L.B.: A numerical approach to the testing of fusion process, Astronomical J., Vol. 88, No. 12, 1977, pp. 1013–1024.
• [10] Mehra V., Chaturvedi S.: High velocity impact of metal sphere on thin metallic plates: A comparative smooth particle hydrodynamics study, Journal of Computational Physics, Vol. 212, No. 1, 2006, pp. 318–337.
• [11] Min J.B., Tworzydło W.W., Xiques K.E.: Adaptive finite element methods for continuum damage modelling, Computers and Structures, Vol. 58, No. 5, 1995, pp. 887–900.
• [12] Monaghan J.J.: Smoothed particle hydrodynamics, Annual Review Astronomical Astrophysics, Vol. 30, 1992, pp. 543–574.
• [13] Monaghan J.J.: SPH without tensile instability, Journal of Computational Physics, 2000, Vol. 159, No. 2, pp. 290–311.
• [14] Nguyen V.P., Rabczuk T., Bordas S., Duflot M.: Meshless methods: A review and computer implementation aspects. Mathematics and computers in simulation, Vol. 79, No. 3, 2008, pp. 763–813.
• [15] Ronda J.: Nonstationary contact problems, Reports of the Institute of Fundamental Technological Research, IPPT PAN, Warsaw, Vol. 1, 1990.