PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

An evaluation of through - thickness deformation mechanisms in single point incremental sheet forming using a dual - level finite - element mode

Autorzy
Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Ocena metodą dwupoziomową elementów skończonych zmian mechanizmu odkształcenia na grubości w jednopunktowym przyrostowym kształtowaniu blach
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Single point incremental forming (SPIF) is a process with the capability to form complex geometries using a tool of very simple geometry, without the need for a matching die. At present, through-thickness modes of deformation and the existence of through-thickness shear are not clear. The objectives of this report are firstly, to establish a computational methodology to study the deformation mechanism of SPIF and secondly, to provide a clear description of the deformation modes that take place through the sheet thickness. The methodology is, in essence, a multi-level approach, although in this example only two levels are necessary. In this paper, a 3-D implicit finite-element (FE) model of the complete sheet being formed, with two elements through the thickness and a second-level FE model of a smaller segment of the sheet, with seven elements through its thickness, are used in a dual-level approach. The results show that the full model is capable only of exploring the principal characteristics of the deformation, normal strains and the final product geometries. The second-level model demonstrates a capability to predict more accurately the deformation modes through the sheet thickness and shows the influence of tool friction and diameter on the through-thickness shear strains. A combination of bending, stretching and thinning modes of deformation in addition to through thickness shear is found. The results obtained provide a more complete description of through-thickness deformation mechanisms. 
PL
Jednopunktowa przyrostowa metoda kształtowania blach (ang. single point incremental forming - SPIF) jest procesem umożliwiającym uzyskiwanie skomplikowanych kształtów przy zastosowaniu prostych narzędzi. Nie jest potrzebna zgodność kształtu narzędzia i wyrobu. Stosowane obecnie modele tego procesu nie określają jednoznacznie zmian odkształcenia i ścinania na grubości blachy. Cele niniejszej pracy to po pierwsze opracowanie metody analizy mechanizmów odkształcenia w SPIF, a po drugie dostarczenie opisu schematów odkształcenia występujących w tym procesie wzdłuż grubości blachy. Zastosowano metodę podejścia wielopoziomowego, chociaż w rozważanym zadaniu potrzebne były tylko dwa poziomy. Dla kształtowanej blachy wykorzystano model implicit 3D na bazie metody elementów skończonych (MES), z dwoma elementami na grubości. Dla małego wycinka blachy zastosowano model MES drugiego poziomu z siedmioma elementami na grubości. Wyniki wykazały, że pełny model umożliwia ocenę tylko głównych charakterystyk odkształcenia, czyli odkształceń normalnych i kształtu wyrobu. Model drugiego poziomu przewiduje dokładniej schemat odkształcenia na grubości blachy i umożliwia ocenę wpływu tarcia i średnicy na rozkład odkształceń postaciowych wzdłuż grubości. Dodatkowo możliwy był opis połączonego wpływu zginania, rozciągania i pocienienia. W konsekwencji uzyskane wyniki dostarczają pełniejszego opisu mechanizmów odkształcenia na grubości blachy.
Wydawca
Rocznik
Strony
37--50
Opis fizyczny
Bibliogr. 28 poz., rys.
Twórcy
autor
autor
  • School of Mechanical Engineering, College of Engineering and Physical Sciences University of Birmingham. Edghaston, Birmingham, B15 2TT, UK, phartley2009@gmail.com
Bibliografia
  • Allwood, J., Houghton, N. E., Jackson, K., 2005, The Design of an Incremental Forming Machine, SheMet '05, Proceedings of the 11thInternational Conference on Sheet Metal, Erlangen, Germany, 471-478.
  • Allwood, J., Shouler, D. R., Tekkaya, A. E., 2007, The increased forming limits of incremental sheet forming processes, Proceedings of the 12th International Conference on Sheet Metal, Palermo, 621-628.
  • Ambrogio, G., Filice, L., Fratini, L., Micari, F., 2004, Process mechanics analysis in single point incremental forming, Proceedings of the 8th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes, Columbus, Ohio, 922-927.
  • Bambach, M., Hirt, G., Junk, S., 2003, Modelling and experimental evaluation of the incremental CNC sheet metal forming process, Proceedings of the 7th International Conference on Computational Plasticity, Barcelona, 1-17.
  • Dejardin, S., Thibaud, S., Gelin, J.C., 2008, Finite element analysis and experimental investigations for improving precision in single point incremental sheet forming process, International Journal of Material Forming, 1, 121-124.
  • Duflou, J., Tunckol, Y., Szekeres, A., Vanherck, P., 2007, Experimental study on force measurements for single point incremental forming, Journal of Materials Processing Technology, 189(1-3), 65-72.
  • Emmens, W. C, Van Den Boogaard, A. H., 2009, An overview of stabilizing deformation mechanisms in incremental sheet forming, Journal of Materials Processing Technology, 209(8), 3688-3695.
  • Essa, K., 2011, Finite element prediction of deformation mechanics in incremental forming processes, PhD Thesis, University of Birmingham.
  • Eyckens, P., 2010, Formability in Incremental Sheet Forming: Generalization of the Marciniak-Kuczynski Model, Doctor of Engineering Thesis, Katholieke Universiteit Leuven.
  • Eyckens, P., He, S., Van Bael, A., Van Houtte, P., Duflou, J.R., 2007, Forming limit predictions for the serrated strain paths in single point incremental sheet forming, Proceedings of Numiform 07, the 9th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes, Porto, 141 -146.
  • Eyckens, P., Van Bael, A., Aerens, R., Duflou, J. R., Van Houtte, P., 2008, Small-scale finite element modelling of the plastic deformation zone in the incremental forming process, International Journal of Material Forming, 1, 1159-1162.
  • Eyckens, P., Belkassem, B., Henrard, C, Gu, J., Sol, H., Habraken, A.M., Duflou, J.R., Van Bael, A., Van Houtte, P., 2010, Strain evolution in the single point incremental forming process: digital image correlation measurement and finite element prediction, International Journal of Material Forming, 4, 1, 55-71.
  • Hadoush, A., Van Den Boogaard, A. H., 2008, Time reduction in implicit single point incremental sheet forming simulation by refinement - derefinement, International Journal of Material Forming, 1, 1167-1170.
  • Hadoush, A., Van Den Boogaard, A., 2009, Substructuring in the implicit simulation of single point incremental sheet forming, International Journal of Material Forming, 2(3), 181-189.
  • Ham, M., Jeswiet, J., 2006, Single Point Incremental forming and the forming criteria for Aa3003, CIRP Annals -Manufacturing Technology, 55(1), 241-244.
  • Hirt, G., Bambach, M., Junk, S., 2003, Modelling of the incremental CNC sheet metal forming process, Proceedings of the 10th International Conference on Sheet Metal, Belfast.
  • Hussain, G., Gao, L., 2007, A novel method to test the thinning limits of sheet metals in negative incremental forming, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 47(3-4), 419-435.
  • Hussain, G., Gao, L., Zhang, Z., 2008a, Formability evaluation of a pure titanium sheet in the cold incremental forming process, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 37(9), 920-926.
  • Hussain, G., Hayat, N., Gao, L., 2008b, An experimental study on the effect of thinning band on the sheet formability in negative incremental forming, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 48(10), 1170-1178.
  • Jackson, K., Allwood, J., 2009, The mechanics of incremental sheet forming, Journal of Materials Processing Technology, 209(3), 1158-1174.
  • Lasunon, O., Knight, W., 2007, Comparative investigation of single-point and double-point incremental sheet metal forming processes, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 221(12), 1725-1732.
  • Le, V., Ghiotti, A., Lucchetta, G., 2008, Preliminary studies on single point incremental forming for thermoplastic materials, International Journal of Material Forming, 1, 1179-1182.
  • Ma, L. W., Mo, J. H., 2008, Three-dimensional finite element method simulation of sheet metal single-point incremental forming and the deformation pattern analysis, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 222(3), 373-380.
  • Micari, F., Ambrogio, G., Filice, L., 2007, Shape and dimensional accuracy in single point incremental forming: state of the art and future trends, Journal of Materials Processing Technology, 191(1-3), 390-395.
  • Park, K., Yang, D. Y., 2000, Mismatching refinement with domain decomposition for the analysis of steady-state metal forming process, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 48(7), 1089-1106.
  • Quigley, E., Monaghan, J., 2002, The finite element modelling of conventional spinning using multi-domain models, Journal of Materials Processing Technology, 124(3), 360-365.
  • Robert, C, Dal Santo, P., Delameziere, A., Potiron, A., Batoz, J. L., 2008, On some computational aspects for incremental sheet metal forming simulations, International Journal of Material Forming, 1, 1195-1198.
  • Tanaka, S., Nakamura, T., Hayakawa, K., Nakamura, H., Motomura, K., 2007, Residual stress in sheet metal parts made by incremental forming process, Proceedings of Numiform 07, the 9th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes, Porto, 775-780.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BUJ5-0051-0026
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.