Numeryczne modelowanie i symulacja procesu wytwarzania formy piaskowej w odlewaniu metodą traconego modelu

• Autorzy: Rojek J.

Warianty tytułu

EN

Numerical modelling and siulation of sand mould manufacure process in lost foam casting

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Numeryczny model, oparty na metodzie elementów dyskretnych, wykorzystujący elementy o kształcie kul i walców, daje dobre wyniki w zastosowaniu do testowych przykładów produkcji form piaskowych w procesach odlewania metodą traconego modelu. Wyniki numeryczne wykazują dużą zgodność z wynikami doświadczalnymi. Możliwa jest symulacja zasypywania formy piaskiem, jak i zagęszczania piasku przez wibracją. Symulacja numeryczna daje możliwość przewidzenia możliwości defektów formy wskutek niewłaściwego wypełnienia wnęk wokół modelu piaskiem. Implementacja komputerowa, pozwalająca łączyć w modelowaniu metodę elementów dyskretnych z metodą elementów skończonych, stwarza możliwość badania możliwych odkształceń styropianowego modelu w trakcie produkcji formy. Wyznaczanie optymalnych parametrów procesu produkcji form, np. kierunku, częstotliwości, amplitudy i czasu drgań wymaga dalszych prac badawczych. Aczkolwiek algorytm numeryczny charakteryzuje się dużą efektywnością obliczeniową, analiza procesu zagęszczania piasku jest długotrwała, co w chwili obecnej ogranicza zastosowanie metody do stosunkowo prostych geometrii. W przyszłości planowane są prace nad wprowadzeniem obliczeń równoległych.

EN

This paper presents a numerical model of sand mould manufacture process in lost foam casting. The mould filling with sand and Band compaction by vibration are modelled using spherical (in 3D) or cylindrical (in 2D) discrete elements. The motion of discrete elements is described by means of Newton-Euler equations of rigid body dynamics. Rigid particles interact among one another with contact forces. Numerical simulation predicts defects of the mould due to insufficient sand compaction around the pattern. Combining the discrete element model of sand with the finite element model of the pattern allows us to detect possible distortion of the pattern during mould filling and compaction. Results of numerical simulation are validated by comparison with experimental data.

Słowa kluczowe

PL

numeryczny model; metoda elementów dyskretnych; produkcja form piaskowych; procesy odlewania metodą traconego modelu; symulacja numeryczna; implementacja komputerowa

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT
• Czasopismo: Informatyka w Technologii Materiałów
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 3, Nr 3-4
• Strony: 113--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Rojek J.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polska Akademia Nauk, ul. Świętokrzyska21, 00-049 Warszawa,

Bibliografia

• Argyris, J., 1982. An excursion roto large rotations. Comput. Meth. Appl. Mech. Eng., 32:85-155.
• Benson, D. Hallquist, J., 1986. A simple rigid body algorithm for structural dynamics programs. Int. J. Num. Meth. Eng., 12:723-749.
• Campbell, C., 1990. Rapid granular flows. Annual Review of Fluid Mechanice, 2:57-92.
• Cundall, P., 1988. Formulation of a Three Dimensional Distinct Element Model Part I. A Scheme to Detect and Represent Contacts in a System of Many Polyhedral Blocks. Int. J. Rock Mech., Min. Sci. & Geomech. Abstr:, 25(3): 107¬116.
• Cundall, P Strack, O., 1979. A discrete numerical method for granular assemblies. Geotechnique, 2:47-65.
• G. Mustoe, e., 1992. Eng. Comput., 9(2). Special issue.
• Hughes, T., 1987. The Finite Element Method. Linear Static and Dynamit Analysis. Prentice-Hall.
• Rojek, J., Oriate, E., Zarate, E, Miquel, J., 2001. Modelling of rock, soil and granular materials using spherical elements. In 2nd European Conference on Computational Mechanice ECCM 2001, Cracow, 26-29 June.
• SIMPACT, 1997. User Manual. A finite element code for struc¬tures under dynamit and impact loadings. Report No. 236,CIMNE, Barcelona.
• Taylor, L. Preece, D., 1992. Simulation of blasting induced rock motion. Eng. Comput., 9(2):243-252.
• Williams, J. O’Connor, R., 1999. Discrete element simulation and contact problem. Arch. Comp. Methods in Engineering, 6(4)