Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Computer Methods in Materials Science

2 2007

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Finite Element Analysis of Nodal Release Approach to Model Ductile Fracture in Metal Sheets

Behrens B., Bir Sidhu K.

Computer Methods in Materials Science

2007

Vol. 7, No. 2

289-293

The FE-simulation of ductile fracture processes for discrete crack propagation using nodal release approach is well established for modelling crack in metal sheet. In this method, the crack is assumed to initiate or propagate along the element edges; hence, a new crack boundary is generated in the sheet continuum. Therefore, when a criterion at a node is reached then that node is duplicated into two nodes having same initial co-ordinates, and hence this way crack is extended by one element length each increment. However, the greatest drawback of this method is that a very fine mesh is required in order to realistically model crack propagation, if the trajectory of the crack is not known a priori. Therefore, this increase time and cost of calculating the crack extension. However, in case of Blanking process, the crack trajectory is unknown; hence the nodal release method cannot be directly implemented in order to simulate the ductile crack propagation. Therefore, the nodal release method has to be modified in which first the direction of crack extension is calculated and then, accordingly, the local element topology near the crack-tip is modified such that the nodes of elements are moved to predicted crack-tip in order to accommodate the crack extension. The advantage of this method is that it is possible to model the predicted crack with only slight modification in the local mesh near to the crack tip. However, it is necessary to interpolate history variables from old local elements to the new local elements at the vicinity of crack-tip which could lead to small loss of accuracy to predict the subsequent crack extension. However, the advantage of this method is that remeshing can be either completely eliminated or reduced to a greater extend during the simulation. Therefore, in this paper, a FEM model is presented with an attempt to model ductile fracture using the nodal release approach, which is further implemented in commercial FE software - MSC.MarcŽ together with predefined user-subroutines. Consequently, the ability of these two approaches to predict the blanked edge profile are analysed and compared with experimental results.

Modelowanie sil plastycznego pękania przy dyskretnej reprezentacji pęknięcia z wykorzystaniem metody elementów skończonych jest powszechnie wykorzystywane w symulacji propagacji pękania w blachach stalowych. Zazwyczaj w MES zakłada się powstanie i propagację pęknięcia wzdłuż krawędzi elementów. Jednak to powoduje powstanie nowej granicy pęknięcia w siatce MES. Dlatego w przypadku kiedy krytyczna wartość pękania w danym wężle jest przekroczona, węzeł zostaje zduplikowany i podczas kolejnych kroków obliczeń nowe pęknięcie inicjalizuję się w siatce MES. W wyniku tego, pęknięcie propaguje się o kilka długości elementów w danym kroku obliczeń. W niniejszej pracy, zaprezentowane podejście "nodal release approach" wykorzystano do symulacji propagacji plastycznego pęknięcia. Obliczenia wykonano w komercyjnym pakiecie MSC.Marc* wzbogaconym o procedury Autorów. Wyniki uzyskane z symulacji porównano z wynikami eksperymentu.

Finite Element Analysis of die wear in hot forging considering industrial processes

Behrens B., Hundertmark A.

Computer Methods in Materials Science

2007

Vol. 7, No. 1

136-141

The efficiency of hot forging processes significantly depends on the service life of the dies. As a consequence of thermal and mechanical interactions between workpiece and tool surfaces during the forming process, adhesive and abrasive die wear occurs, that is a major failure reason of hot forging tools. Due to the high forming temperatures, the annealing temperatures of the tool steels are exceeded. This leads to a decrease of the die material’s hardness, that results in an increased tool wear particularly in areas of the die cavity with high relative velocities between tool surface and workpiece. Within the process design by means of Finite-Element analysis, a quantitative prediction of the die wear in consideration of thermal conditions is limited at present. In terms of the reachable process cycles, the design of the forging tools is generally based on the know-how of the engineer. This paper shows an enhanced FE-based approach for die wear calculation, that includes relevant thermal effects on the tool material. In addition, the mentioned approach is calibrated by substantial industrial data, to obtain more realistic results. The wear behaviour of several industrial forging dies, that cover an extended range of geometries, was determined by optical measurement technology over long operating times. Based on the obtained results, the approach for die wear calculation was calibrated by statistical analysis. Exemplary, the simulation concept was implemented into a commercial FEA-package for the simulation of bulk metal forming processes by means of user subroutines, considering material-specific wear properties for some common hot forming tool steels. The modelling approach is verified regarding an industrial process with complex tool geometry, finally.

Efektywny proces kucia na gorąco zależy znacząco od cyklu życia matryc. W konsekwencji termicznych i mechanicznych interakcji pomiędzy materiałem wsadowym i powierzchnią narzędzia, okazuje się, iż głównym powodem awarii matryc jest zużycie spoiwa i ścierniwa. Poprzez przeprowadzanie procesu w wysokich temperaturach następuje przekroczenie temperatury wyżarzania narzędzi stalowych. Prowadzi to do zmniejszenia twardości materiału matrycy i zwiększenia jego zużycia. Ilościowa predykcja zużycia matrycy za pomocą metody elementów skończonych z uwzględnieniem warunków termicznych jest obecnie dość ograniczona. Natomiast projekt narzędzi wykorzystywanych w procesie kucia jest przygotowywany głownie w oparciu o wiedzę inżynierów i posiadane know-how. Niniejszy artykuł przedstawia podejście zaproponowane w oparciu o rozszerzoną metodę elementów skończonych przeznaczoną do obliczeń związanych ze zużyciem matryc. Model skonfigurowano przy wykorzystaniu rzeczywistych danych z przemyshl, aby uwiarygodnić otrzymywane wyniki. Wykorzystane dane przemysłowe otrzymywano za pomocą pomiarów optycznych. Zaproponowaną koncepcja zaimplementowano przy użyciu komercyjnego pakietu FEA. Podejście zostało ostatecznie zweryfikowane również za pomocą danych przemysłowych wyposażonych w kompleksowe informacje na temat geometrii narzędzi.