NUMPRESS − integrated computer system for analysis and optimization of industrial sheet metal forming processes

• Autorzy: Kowalczyk P. , Rojek J. , Stocki R. , Bednarek T. , Tauzowski P. , Lasota R. , Lumelskyy D. , Wawrzyk K.

Warianty tytułu

PL

NUMPRESS − zintegrowany system komputerowej analizy i optymalizacji przemysłowych procesów tłoczenia blach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The NUMPRESS System has been developed in IPPT PAN as a result of a project financially supported by European Regional Development Fund (within the Innovative Economy Programme) and is dedicated to small and middle enterprises dealing with sheet metal forming. The program consists of (i) an analytical module for analysis of forming processes with the finite element method, (ii) an optimization module controlling execution of the analytical module and performing optimization with respect to selected process parameters, in both deterministic and robust formulation, (iii) a reliability analysis module controlling execution of the analytical module to assess how random distribution of design parameters affects forming results, and (iv) a graphical user interface enabling communication between modules and easy definition of design parameters and optimization criteria. The analytical module consists of two independent programs up to the user’s choice: NUMPRESS-Flow, a faster and less accurate program for implicit quasi-static analysis of rigid-viscoplastic shells (based on the flow approach) and NUMPRESS-Explicit, a program for explicit dynamical analysis of elastic-plastic and elastic-viscoplastic shells. Both programs are interfaced to a well-known commercial graphical pre- and p ostprocessor GiD. Fundamentals of formulations employed in the system and numerical examples are presented in the paper.

PL

System NUMPRESS został utworzony w IPPT PAN w ramach projektu finansowanego przez MRR ze środków Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka i jest dedykowany dla małych i średnich przedsiębiorstw z branży tłoczenia blach. Program składa się z modułu analitycznego, służącego do analizy głębokiego tłoczenia blach metodą elementów skończonych, modułu optymalizacyjnego, sterujący wywołaniami modułu analitycznego i przeprowadzającego optymalizację wybranych parametrów wejściowych, zarówno w tradycyjnym rozumieniu deterministycznym, jak również tzw. optymalizację odpornościową (robust optimization), modułu niezawodnościowego, sterującego wywołaniami modułu analitycznego w celu określenia wpływu losowego rozrzutu wartości parametrów projektowych na końcowy kształt wytłoczki, oraz interfejsu umożliwiającego komunikowanie się modułu optymalizacyjnego z modułem analitycznym oraz wygodne definiowanie parametrów projektowych i kryteriów optymalizacji. W ramach modułu analitycznego użytkownik ma możliwość wyboru jednego z dwóch programów: szybszego i mniej dokładnego programu do analizy quasi-statycznej powłok sztywno-lepkoplastycznych, wykorzystującego tzw. metodę prędkościową, oraz programu do analizy dynamicznej powłok sprężysto-plastycznych i sprężysto-lepkoplastycznych, wykorzystującego jawne sformułowanie dynamiki. Oba programy są przystosowane do współpracy z komercyjnym pre- i postprocesorem graficznym GiD. W artykule przedstawiono podstawy sformułowań wykorzystanych w algorytmach obliczeniowych oraz przykłady obliczeniowe zastosowań systemu.

Słowa kluczowe

EN

sheet metal forming; finite element method; reliability analysis

PL

tłoczenie blach; metoda elementów skończonych; analiza niezawodności

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 81, nr 1
• Strony: 55--63
• Opis fizyczny: Bibliogr 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kowalczyk P.

• Institute of Fundamental Technological Research of Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5B Pawińskiego, 02-106 Warszawa

autor

Rojek J.

• Institute of Fundamental Technological Research of Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5B Pawińskiego, 02-106 Warszawa

autor

Stocki R.

• Institute of Fundamental Technological Research of Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5B Pawińskiego, 02-106 Warszawa

autor

Bednarek T.

• Institute of Fundamental Technological Research of Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5B Pawińskiego, 02-106 Warszawa

autor

Tauzowski P.

• Institute of Fundamental Technological Research of Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5B Pawińskiego, 02-106 Warszawa

autor

Lasota R.

• Institute of Fundamental Technological Research of Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5B Pawińskiego, 02-106 Warszawa

autor

Lumelskyy D.

• Institute of Fundamental Technological Research of Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5B Pawińskiego, 02-106 Warszawa

autor

Wawrzyk K.

• Institute of Fundamental Technological Research of Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5B Pawińskiego, 02-106 Warszawa

Bibliografia

• 1. Agelet de Saracibar, C.: Finite Element Analysis of Sheet Metal Forming Processes, PhD thesis (in Spanish), Universitat Politecnica de Catalunya, Barcelona, 1990
• 2. Barlat, F., Lian, J.: Plastic behaviour and stretchability of sheet metals. Part I: a yield function for orthotropic sheets under plane stress conditions. Int. J. Plasticity, 1988, no. 5, pp. 51÷66
• 3. Batoz J.-L., Bathe K.-J., Ho L.-W.: A study of three-node triangular plate bending elements. International Journal for Numerical Methods in Engineering, vol. 15, 1980, pp. 1771÷1812
• 4. Bednarek T., Kowalczyk P.: The sensitivity analysis of deep drawing process using flow approach. Computer Methods in Material Science, vol. 13, 2013, pp. 22÷29
• 5. Blatman G., Sudret B.: An adaptive algorithm to build up sparse polynomial chaos expansions for stochastic finite element analysis, Probabilistic Engineering Mechanics, vol. 25, 2010, pp. 183÷197
• 6. Hill R.: A theory of the yielding and plastic flow of anisotropic metals, Proceedings of the Royal Society of London, vol. 193, 1948, pp. 281÷297
• 7. Jones D.R., Schonlau M., Welch W.J.: Efficient global optimization of expensive black-box functions. Journal of Global Optimization, vol. 13, 1998, pp. 455÷492
• 8. Kirkpatrick S., Gelatt C.D., Vecchi M.P.: Optimization by Simulated Annealing. Science, New Series, vol. 220, 1983, pp. 671÷680
• 9. Kleiber M., Rojek J., Stocki, R.: Reliability assessment of sheet metal forming operations, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, vol. 191, 2002, pp. 4511÷4532
• 10. Liefvendahl M., Stocki R.: A study on algorithms for optimization of Latin hypercubes, Journal of Statistical Planning and Inference, vol. 136, 2006, pp. 3231÷3247
• 11. Nelder J.A., Mead R.: A simplex method for function minimization, Computer Journal vol. 7,1965, pp. 308÷313
• 12. Nowak Z., Nowak M., Pęcherski R.B.: 2013, A plane stress elastic-plastic analysis of sheet metal cup deep drawing processes, In: Pietraszkiwicz W., Górski J. (eds.), Shell structures: Theory and Applications, vol. 3, pp. 129÷132
• 13. Oñate E., Zienkiewicz O.C.: A viscous shell formulation for the analysis of thin sheet metal forming, International Journal of Mechanical Sciences, vol. 25, 1983, pp. 305÷335
• 14. Oñate E., Cendoya P., Rojek J., Miquel J.: A simple thin shell triangle with translational degrees of freedom for sheet stamping analysis, 3rd International Conference on Numerical Simulation of 3-D Sheet Forming Processes, Numisheet 96, Dearborn, MI, USA, 1996
• 15. Oñate E., Rojek J.,Garcia Garino C.: NUMISTAMP: a research project for assesment of finite element models for stamping processes. Journal of Material Processing Technology, vol. 50, 1995, pp. 17÷38
• 16. Oñate E., Cervera M.: Derivation of thin plate bending elements with one degree of freedom per node: a simple three node triangle, Engineering computations, vol. 10, 1993, no. 6, pp. 543÷561
• 17. Sasena M., Parkinson M., Reed M., Papalambros P., Goovaerts P.: Improving an ergonomic testing procedure via approximation- based adaptive experimental design, ASME Journal of Mechanical Design, vol. 127, 2005, pp. 1006÷1013
• 18. Stocki R.: Reliability analysis and robust design optimization of complex structures and manufacturing processes, (in Polish) IFTR Reports, 2010, no. 2
• 19. Stocki R., Tauzowski P., Kleiber M.: 2007, Efficient sampling techniques for stochastic simulation of structural systems, Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences, vol. 14, 2007, pp. 127÷140
• 20. Stocki R., Tauzowski P., Knabel J.: Reliability analysis of a crashed thin-walled s-rail accounting for random spot weld failures, International Journal of Crashworthiness, vol. 13, 2008, pp. 693÷706
• 21. Storn R., Price K.: Differential evolution - a simple and efficient heuristic for global optimization over continuous spaces, Journal of Global Optimization, 1997, no. 11, pp. 341÷359
• 22. Tsompanakis Y., Lagaros N, Papadrakakis M. (Eds.) Structural Design Optimization Considering Uncertainties, Structures and Infrastructures Series, Taylor and Francis, 2007