Approach for an automatic optimisation of production chain as a tool for intelligent manufacturing in metal forming

• Autorzy: Legwand A. , Perzyński K. , Madej Ł. , Pietrzyk M.

Warianty tytułu

Wykorzystanie metod optymalizacji w zagadnieniach komputerowego wspomagania projektowania procesów przeróbki plastycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of the paper is development of an automatic system for optimisation of production chains in metalforming. Product properties and its uniform distribution are usually the key parameters for formulation of the objective function in the optimization problem. Such parameters as strain/stress or final grain size distribution significantly influence material behaviour under exploitation conditions, therefore, theoretical prediction of those variables is inevitable for the optimization of the manufacturing system. Thus, the main focus in the paper is on description of the developed complex tool capable of realization of automatic optimisation for subsequent manufacturing stages. Description of particular components responsible for automatic geometrical model generation, incorporation into the finite element (FE) software, optimisation operations and finally data transfer between subsequent modules are described in detail. A rod rolling operations of elliptical profiles were selected as case studies to demonstrate system capabilities.

PL

Praca porusza zagadnienia opracowania automatycznego systemu komputerowego do optymalizacji kolejnych etapów łańcucha produkcyjnego stosowanego w procesie przeróbki cieplno-plastycznej metali i ich stopów. Takie parametry jak rozkład naprężeń, odkształceń czy wielkości ziarna po odkształceniu istotnie wpływają na zachowanie materiału podczas dalszej eksploatacji. Dlatego też, własności produktu, które zazwyczaj powinny być równomiernie w całej objętości wyrobu są podstawą do zdefiniowania funkcji celu dla problemu optymalizacyjnego. Głównym celem pracy jest opracowanie złożonego systemu umożliwiającego automatyczną optymalizację kolejnych etapów cyklu produkcyjnego tak aby możliwe było uzyskiwanie wyrobów o wymaganych parametrach. Opis poszczególnych komponentów odpowiedzialnych za automatyczne generowanie modeli numerycznych, dyskretyzację siatką elementów skończonych, optymalizację oraz transfer danych pomiędzy kolejnymi modułami zostanie szczegółowo przedstawiony w ramach niniejszej pracy. Jako przykład praktycznego zastosowania opracowanego systemu wybrano proces walcowania prętów.

Słowa kluczowe

EN

optimization; modeling; finite element method

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 14, No. 1
• Strony: 64--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Legwand A.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Perzyński K.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Madej Ł.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Pietrzyk M.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

Bibliografia

• Bariani, P. F., Bruschi, S., Ghiotti, A., 2007, Material testing and physical simulation in modelling process chains based on forging operations, Computer Methods in Materials Science, 7, 378-382.
• Beladi, H., Adachi, Y., Timokhina, I., Hodgson, P. D., 2009, Crystallographic analysis of nanobainitic steels, Scripta Materialia, 60, 455-458.
• Bruccoleri, M., Lo Nigro, G., Perrone, G., Renna, P., Noto La Diega, S., 2005, Production planning in reconfigurable enterprises and reconfigurable manufacturing systems, Annals of the CIRP, 54, 433-436.
• Feng, C, Gao, X. N., Tang, Y. T., Zhang, Y„ 2013, Comparative life cycle environmental assessment of flue gas desulphurization technologies in China, Journal of Cleaner Production, in press.
• Hon, K. K. B., Xu, S., 2007, Impact of product life cycle on manufacturing systems reconfiguration, Annals of the CIRP, 56, 455-458.
• Legwand, A., Perzynski, K., 2012, New numerical software approach with shape optimization applied on the landing gear used in construction of ultralight airplanes, Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego, 25, 181-187.
• Madej, L., Szeliga, D., Kuziak, R., Pietrzyk, M., 2007, Physical and numerical modelling of forging accounting for exploitation properties of products, Computer Methods in Material Science, 7, 397-405.
• Muszka, K, Sun, L., Wynne, B. P., Palmiere, E. J., Rainforth, W.M., 2012, On the effect of strain reversal on static recrystallisation and strain-induced precipitation process kinetics in microalloyed steels, Materials ScienceForum, 715-716, 655-660.
• Nedler, J. A., Meadf, R., 1965, A simplex method for function minimization, The Computer Journal, 7(4), 308-313.
• Pereira, J., Paulre, B., 2001, Flexibility in manufacturing systems: a relational and a dynamic approach, European J. Operational Research, 130, 70-82.
• Pietrzyk, M., 2001, Identification of Parameters in the History Dependent Constitutive Model for Steels, Annals of the CIRP, 50, 161-164.
• Pietrzyk, M., Kędzierski, Z., Kusiak, H., Madej, W., Lenard J.G., 1993, Evolution of the Microstructure in the Hot Rolling Process, Steel Research International, 64, 549-556.
• Pietrzyk, M., Kuziak, R., 2004, Development of the Constitutive Law for Microalloyed Steels Deformed in the Two-Phase Range of Temperatures, Steel GRIPS, 2, 465-470.
• Pietrzyk, M., Lenard, J. G., Dalton, G. M., 1993, A Study of the Plane Strain Compression Test, Annals CIRP, 42, 331-334.
• Pietrzyk, M., Madej, L., Kuziak, R., 2010, Optimal design of manufacturing chain based on forging for copper alloys, with product properties being the objective function, The CIRP Annals, 59, 319-322.
• Rauch, L., Madej, L., Weglarczyk, S., Pietrzyk, M., 2008, System for design of the manufacturing process of connecting parts for automotive industry, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 8, 157-165.
• Robertson, L. T., Hilditch, T. B., Hodgson, P. D., 2008, The effect of prestrain and bake hardening on the low-cycle fatigue properties of TRIP steel, International Journal of Fatigue, 30, 587-594.
• Senkov, O. N., Miracle, D. B., Firstov, S. A., 2004, Metalic Materials with high structural efficiency, NATO Science Series - Mathematics, Physics and Chemistry, 146.
• Timokhina, I. B., Hodgson, P. D., Ringer, S. P., Zheng, R. K, Pereloma, E. V., 2007, Precipitate characterisation of an advanced high-strength low-alloy (HSLA) steel using atom probe tomography, Scripta Materialia, 56, 601-604.