Experimental and numerical prediction of springback in V-bending of anisotropic sheet metals for automotive industry

• Autorzy: Slota, J. , Jurčišin, M.

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalne i numeryczne przewidywanie odkształceń sprężynowania w procesie wyginania blach anizotropowych dla przemysłu samochodowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Springback is a common phenomenon in sheet metal forming, caused by the elastic redistribution of stresses during unloading. It has been recognized that springback is essential for the design of tools used in sheet metal forming operations. A finite element method (FEM) code has been used to analyze the sheet metals V-bending process. In the work, three types of steels TRIP, AHSS and mild steel were used. Normal anisotropic material behavior has been considered. A contact algorithm for arbitrarily shaped rigid tools has been realized by means of accurate approach. This paper describes a robust method of predicting springback under bending and unbending of sheets. Constitutive models, aimed at predicting the final shape of the sheet after the springback by varying the setting of the operational parameters of the forming process, were discussed. The accuracy of the model was verified by comparison with results of PAM-STAMP 2G package and experimental results.

PL

Sprężynowanie jest powszechnym zjawiskiem występującym podczas kształtowania blach spowodowanym zmianą rozkładu naprężeń po zdjęciu obciążenia. Zauważono, że znajomość sprężynowania jest istotna w projektowaniu narzędzi używanych podczas operacji kształtowania blach. Program oparty na metodzie elementów skończonych (MES) został wykorzystany do analizy procesu wyginania. W badaniach wykorzystano blachy stalowe TRIP, AHSS i blachy ze stali miękkiej. Uwzględniono anizotropię normalną materiałów blach. Algorytm kontaktu dla sztywnych narzędzi o dowolnym kształcie został zrealizowany za pomocą podejścia ścisłego. W artykule opisano metodę przewidywania sprężynowania podczas gięcia i odciążania blach. Omówiono modele konstytutywne ukierunkowane na przewidywanie końcowego kształtu blachy po sprężynowaniu, przy zróżnicowanych parametrach procesu kształtowania. Dokładność modelu została zweryfikowana przez porównanie wyników obliczeń w programie PAM-STAMP 2G z wynikami eksperymentalnymi.

Słowa kluczowe

PL

gięcie swobodne; sprężynowanie; anizotropia plastyczna; modelowanie numeryczne

EN

air bending; springback; plastic anisotropy; numerical modelling

• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2012
• Tom: z. 84[284], nr 3
• Strony: 55--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Slota, J.

• Technical University of Košice, Slovakia

autor

Jurčišin, M.

• Technical University of Košice, Slovakia

Bibliografia

• [1] Ashby M.F.: Materials selection in mechanical design, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, Oxford 1999.
• [2] Pearce R.: Sheet metal forming, Adam Hilger, UK 1991.
• [3] Burchitz I.A.: Improvement of springback prediction in sheet metal forming, Universiteit Twente The Netherlands, 2008.
• [4] Marciniak Z., Duncan J.L., Hu S.J.: Mechanics of sheet metal forming, London 2002.
• [5] Gan W., Wagoner R.H.: Die design method for sheet springback, Int. J. Mech. Sci., 46 (2004), 1097-1113.
• [6] Garcia-Romeu M.L., Ciurana J., Ferrer I.: Springback determination of sheet metals in an air bending process based on an experimental work, J. Mat. Proc. Technol., 191 (2007), 174-177.
• [7] Lange K., Pohlandt P.: Handbook of metal forming, McGraw-Hill, New York 1985.
• [8] Dallas D.B.: Society of manufacturing engineers and american society of tool and manufacturing engineers, tool and manufacturing engineers handbook: A reference work for manufacturing engineers, McGraw-Hill, New York 1976.
• [9] Sachs G.: Principles and methods of sheet-metal fabricating, Reinhold Pub., New York 1951.
• [10] Livatyli H., Altan T.: Prediction and elimination of springback in straight flanging using computer aided design methods: Part I. Experimental investigations, J. Mat. Proc. Technol., 119 (2001), 117-262.
• [11] Ling Y., Lee H., Cheok B.: Finite element analysis of springback in L-bending of sheet metal, J. Mat. Proc. Technol., 159 (2005), 296-302.
• [12] Gau J.T., Kinzel G.L.: A new model for springback prediction in which the Bauschinger effect is considered, Int. J. Mech. Sci., 43 (2001), 1813-1832.
• [13] Gau J.T., Kinzel G.L.: An experimental investigation of the influence of the Bauschinger effect on springback predictions, J. Mat. Proc. Technol., 119 (2001), 369-375.
• [14] Albut A., Brabie G.: The influence of the rolling direction of the joined steel sheets on the springback intensity in the case of shape parts made from tailor welded strips, Arch. Civil Mech. Engn., 6 (2006), 5-12.
• [15] Gomes C. et.al: Investigation of springback in high strength anisotropic steels, J. Mat. Proc. Technol., 159 (2005), 91-98.
• [16] Roll K.: Simulation of sheet metal forming – developments in the future, Bamberg 2008.
• [17] Frącz W., Stachowicz F.: Springback phenomenon in sheet metal V-die air bending experimental and numerical study, Manuf. Industrial Engn., 7 (2008), 34-37.
• [18] Hollomon J.H.: The effect of heat treatment and carbon content on the work hardening characteristics of several steels, Trans. ASM, 32 (1944), 123.
• [19] Krupkowski A.: The deformation of plastic metals by strain, Ann. Acad. Pol. Sci. Technol., 7 (1946) 113-118.
• [20] Vegter H. et.al.: Characterization and modeling of the plastic material behavior and its application in sheet metal forming simulation, VII Int. Conf. Computational Plasticity, Corus Research Development & Technology, 2003.
• [21] Pam-Stamp 2G 2009 – User's guide, © 2009 ESI Group.
• [22] Banabic D.: Sheet metal forming processes, constitutive modeling and numerical simulation, Springer, Berlin 2010.
• [23] Atzema E., Abspoel M. et.al.: Towards robust simulations in sheet metal forming, TATA Steel Co.
• [24] Andersson A.: Numerical and experimental evaluation of springback in a front side member, J. Mat. Proc. Technol., 169 (2005), 352-356.
• [25] Fei D., Hodgson P.: Experimental and numerical studies of springback in air V-bending process for cold rolled TRIP steels, Nuclear Engn. Design, 236 (2006), 1847-1851.
• [26] Kardes Sever N. et.al.: Springback prediction in bending of AHSS-DP-780, Proc. NAMRI/SME, vol. 40, The Ohio State University, USA 2012.