Experimental verification results of drawbead numerical simulation

• Autorzy: Zimniak Z. , Rutkowski D.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In sheet metal forming, drawbeads play an important role in material flow control. In this paper the results of simulations of drawbeads and equivalent drawbeads are experimentally verified. Strain and thickness variations were measured for a rectangular drawpiece. FEM modelling was done with commercial software LS-DYNA using explicit and implicit FEA codes. Three-dimensional numerical simulations were run using Hill's 1948 anisotropic yield function and the Barlat-Lian 1989 constitutive model. Calculations relating to the gravitational force loading and the drawing process were done using the explicit method and the spring back simulation was carried out using the implicit method The numerical simulation results were verified through the measurement of principal strains in selected cross sections of the drawpiece. As regards the principal strain distributions and the final drawpiece dimensions, good agreement between the experimental measurements and the FEM calculations was obtained. The best agreement for real drawbeads results occurred under the Barlat-Lian criterion. In the model an equivalent drawbead is represented by a line on the surface of the tools, along which the prescribed drawbead restraint force (DBRF) were exerted. This means that calculating the drawbead restrain force from formula and describing the sheet material by means of the Barlat-Lian criterion one can successfully use equivalent drawbeads.

PL

Progi ciągowe odgrywają bardzo ważną rolę w kontrolowaniu płynięcia materiału podczas procesów głębokiego tłoczenia blach. W pracy przedstawiono eksperymentalną weryfikację wyników numerycznej symulacji progów ciągowych oraz zastosowanych zastępczych progów ciągowych. Dla analizowanej wytłoczki prostokątnej dokonano pomiarów rozkładów odkształceń głównych oraz zmian grubości blachy. Modelowanie MES zostało przeprowadzone z użyciem komercyjnego programu LS-DYNA, wykorzystującego do obliczeń numerycznych kody typu explicit i implicit. Trójwymiarowe numeryczne symulacje przeprowadzono używając warunków plastyczności podanych przez Hilla w roku 1948 oraz przez Barlata i Liana z roku 1989. Obliczenia dotyczące obciążenia siłą grawitacji oraz procesu samego ciągnięcia wykonano z zastosowaniem metody explicit, a symulację sprężynowania powrotnego przeprowadzono metodą implicit. Weryfikację doświadczalną wyników obliczeniowych przeprowadzono poprzez pomiar odkształceń głównych w wybranych przekrojach wytłoczki. Na podstawie otrzymanych wyników badań dla progów rzeczywistych, dotyczących rozkładów odkształceń głównych oraz końcowych wymiarów geometrycznych wytłoczek, można stwierdzić dobrą zgodność wyników pomiarów doświadczalnych z obliczeniami MES. Najlepszą zgodność tych wyników uzyskano dla kryterium Barlata-Liana. Zastępczy próg ciągowy był określany w modelu przez linię leżącą na powierzchni narzędzi, wzdłuż której wywierana była zadana wartość siły oporu progu ciągowego (drawbead restraint force - DBRF). Można więc z powodzeniem stosować zastępcze progi ciągowe z zastosowaniem przyjętego w pracy wzoru na siłę oporu progu oraz z opisem materiału blachy za pomocą kryterium Barlata-Liana.

Słowa kluczowe

EN

deep drawing; drawbead; equivalent drawbead; finite element method (FEM)

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 10, No. 1
• Strony: 52--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Zimniak Z.

autor

Rutkowski D.

• Institute of Production Engineering and Automation, Wroclaw University of Technology ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław, Poland,

Bibliografia

• Barlat, F., Lian, J., 1989, Plastic behavior and stretchability of sheet metals, a yield function for orthotropic sheet under plane stress condition, Int. J. Plasticity, 5, 51-63.
• Chen, F., Liu, J., 1997, Analysis of an equivalent drawbead model for finite element simulation of a stamping process, Int. J. Mach. Tools Manufact, 37(4), 409-423.
• Firat, M., 2008, An analysis of sheet drawing characteristics with drawbead elements, Computational Mater. Science, 41,266-274.
• Hill, R., 1948, A theory of the yielding and plastic flow of anisotropic metals, Proc. Roy. Soc. London.
• Liu, G., Lin, Z., Bao, Y., 2002, Optimization design of draw-bead in drawing tools of autobody cover panel, J. Eng. Mater. Technol, 124, 278-285.
• LS-DYNA, 2006, Theory Manual, Compiled by Hallquist O.J., Livermore Software Technology Corporation.
• Marczewski, A., Sosnowski, W., 2003, Analiza wrażliwości w zastosowaniu do optymalizacji położenia progów ciągowych, Materiały Konferencji FiMM, nt. Fizyczne i Matematyczne Modelowanie Procesów Obróbki Plastycznej, Oficyna Wydaw. P. Warsz., Warszawa, 163-168 (in Polish).
• Sheriff, N.M., Ismail, M.M., 2008, Numerical design optimisation of drawbead position and experimental validation of cup drawing process, J. Mater. Process. Technol, 206, 83-91.
• Shuhui, L., Zhongqin, L., Weili, X., Youxia, B., 2002, An improved equivalent drawbead model and its application, J. Mater. Process. Technol, 121, 308-312.
• Song, J.H., Huh, H., Kim, S.H., Park, S.H., 2005, Springback reduction in stamping of front side member with a response surface model, Proc. Conf. NUMISHEET, eds, Smith, L.M., Smith Lorenzo, M., Zhang, L., Detroit, 303-308.
• Sun, G., Li, G., Gong, Z., Cui, X., Yang, X., Li, Q., 2010, Multiobjective robust optimization method for drawbead de¬sign in sheet metal forming, Materials and Design, 31, 1917-1929.
• Weidemann, C, 1978, The blank holder action of drawbeads, Proc. of the l0th Biennial IDDRG Congress, eds, Charles van Riper III, Colorado Plateau, 79-85.
• Zimniak, Z., 2006, Computer aided sheet metal forming process design, Computer Methods in Materials Science, 6(1), 33-41.