Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Numerical and experimental approaches of masonry arches effected by horizontal springing displacements

100%

Lamblin D. , Van Parys L. , Descamps T.

|

tom No. 7

201-213

EN

Masonry arches arc efficient structural systems that have been used for centuries in important constructions. Since some of them have been sensitively affected by structural pathologies, it can be difficult for engineers to assess the remaining stability of the structure. The numerical simulation of this kind of problem often constitutes an interesting approach whose crucial point is the modelling of the interface between the vous-soirs. This paper proposes a simplified Finite Element modelling using virtual truss bars exhibiting a non-linear behaviour. After the description of the procedure, the paper presents three classical approaches that can be used in order to validate the results obtained with the simplified one: limit analysis theory, finite element simulation performed in a general framework, and a lab test campaign. An original complementary approach based on a multi-body system formulation has also been described. Key results obtained with the different approaches have been compared briefly for a case study.

2

Influence of material properties on the interaction between residual stress and springback in the case of in plane sheets forming

100%

Nanu N. , Brabie G.

|

tom Vol. 11, no 4

979-991

EN

In the case of cold forming of sheets metal, the springback phenomenon leads to undesired effects on the geometry and dimensions of the formed parts. One of the main causes that lead and influence the intensity of this instability phenomenon is the state of stresses generated by the forming process in the deformed material. To establish an interaction between springback and distribution of stresses it must be known the law of variation of their parameters, their factors of influence and their causes. If the determination of springback parameters can be performed without difficulty, the determination of stresses variation in the case of out of plane sheet metal forming is a difficult problem because of the complexity of process, tools and part geometry. A solution of the problem can be the determination of stresses and of their interaction with springback in the case of in plane forming, the obtained model of interaction following to be extended for the case of out of plane forming of metal sheets. The present paper performs an analysis of the influence of materials on the interaction between the state of stresses generated by tensile loading and springback in the case of in plane forming by applying the principles of the three bars method.

PL

W kształtowaniu blach na zimno, zjawisko sprężynowania prowadzi do niepożądanych zmian geometrii i wymiarów wyrobu. Jedną z najważniejszych tego przyczyn jest stan naprężeń generowany przez proces deformacji blachy. Aby ustalić interakcję pomiędzy sprężynowaniem a rozkładem naprężeń znane muszą być parametry, czynniki oraz ich przyczyny. O ile parametry sprężynowania mogą zostać ustalone bez problemu to określenie zmian naprężeń w blachach nastręcza dużo problemu. W pracy przedstawiono analizę wpływu materiału na relację pomiędzy interakcję pomiędzy naprężeniami własnymi i sprężynowaniem na drodze eksperymentalnej.

3

Analysis of spring-back during forming of the element made of AMS 5604 steel

100%

Adamus J. , Lacki P. , Łyźniak J. , Zawadzki M.

|

tom Vol. 56, iss. 2

422-430

EN

Spring-back poses a serious problem during the design of the sheet-metal forming processes due to difficulties in obtaining the correct shape and dimensional accuracy of the stamped elements. Forming with blank preheating is one of the methods of prevention against spring-back effect. However, this solution involves cost increase resulting from the additional operation of material heating and necessity of material protection against oxidation. In the paper forming of an element made of AMS 5604 steel, which is a part of aircraft engine deflector, has been analysed. The work aimed at determination of the spring-back effect arising during two-time forming on deviation of the basic size of the drawn-part from nominal one. Basing on the numerical analyses an optimum yield point for the deformed material, which assures maximum deviation from the basic size lower than 0.1 mm, has been also determined. Change in the yield point value was obtained thanks to heating up of the blank material before forming.

PL

Zagadnienie sprężynowania powrotnego stanowi istotny problemem przy projektowaniu procesów kształtowania blach na zimno ze względu na trudności z otrzymaniem odpowiedniej dokładności kształtowo-wymiarowej elementów. Jednym ze sposobów eliminacji sprężynowania powrotnego jest kształtowanie z wstępnym podgrzewaniem materiału wyjściowego. Takie rozwiązanie wiąże się jednak z dodatkowymi kosztami wynikającymi z operacji nagrzewania materiału i konieczności jego zabezpieczania przed utlenianiem. W artykule analizowano kształtowanie elementu ze stali AMS 5604, stanowiącego fragment owiewki silnika lotniczego. Celem pracy było określenie wpływu skutków sprężynowania powrotnego powstającego podczas "dwukrotnego" tłoczenia na odchylenie wymiarów wytłoczki od wartości nominalnych Na podstawie analiz numerycznych określono również optymalną granicę plastyczności materiału zapewniającą otrzymanie maksymalnego odchylenia od wymiaru nominalnego mniejszego niż 0,1 mm. Zmianę wartości granicy plastyczności uzyskano poprzez podgrzanie blachy przed tłoczeniem do odpowiedniej temperatury.

4

An Invesigation Into the Influence of Blankholder Force on Springback in U-Bending

100%

Kadkhodayan M. , Zafarparandeh I.

|

tom Vol. 54, iss. 4

1183-1190

EN

Springback is the main defect in U-channel forming process. Applying the blankholder force is one of the ways of solving the problem. On the other hand the value of the blankholder force should be chosen carefully. In this paper the relation of the blank-holder force and final springback, taking a benchmark of NUMISHEET'93 2-D draw bending and using a commercial FEM code has been studied. The simulations are pre-formed for AA5754-O and DP-Steel. In order to probe the relation, five different values are utilized in simulations. It is found that springback increases for the middle values of the blankholder force where the stretching and bending have equal effects on the blank. The maximum required punch loads are compared for the different values of blankholder force.

PL

Sprężynowanie jest głównym mankamentem w procesie formowania zagięć typu „U”. Zastosowaie siły dociskacza jest jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu. Z drugiej strony, wartość siły dociskacza powinna być precyzyjnie wyznaczana. W niniejszej pracy omawiany jest związek siły dociskacza i końcowego sprężynowania, przy zastosowaniu wzorca NUMISHEET' 93 2-D oraz wykorzystaniu dostępnego na rynku kodu FEM. Symulacje zostały wykonane dla stali DP i AA5754-O. W celu przetestowania wspomnianego związku, w symulacjach wyznaczono pięć różnych wartości. Zaobserwowano, iż zginacze mają taki sam wpływ na materiał. Porównywane są maksymalne wymagane obciążenia tłocznika dla różnych wartości siły dociskacza.

5

Modelowanie numeryczne procesu gięcia owiewki tytanowej

84%

Więckowski W. , Lacki P. , Adamus J.

|

2012

|

tom Vol. 33, nr 3

146--150

PL

W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznej procesu kształtowania plastycznego elementu konstrukcyjnego silnika lotniczego (owiewki w kadłubie wylotu turbiny), wykonanego z blachy z tytanu technicznego (Grade 2) oraz stopu tytanu Ti-6Al-4V (Grade 5). Na podstawie wyników badań określono wartości kątów gięcia w kolejnych etapach procesu kształtowania owiewki dla przyjętych do obliczeń pozostałych parametrów, decydujących o przebiegu procesu gięcia, tj. promienia gięcia, właściwości mechanicznych giętego materiału, wielkości przemieszczenia blachy pomiędzy kolejnymi operacjami gięcia oraz grubości blachy (rys. 4). Wyznaczono wartości kątów sprężynowania materiału owiewki dla przyjętych kątów gięcia (rys. 5). Przeprowadzono analizę rozkładu odkształceń (rys. 6, 7) i naprężeń (rys. 8, 9) w kształtowanym elemencie.

EN

The study presents some numerical simulation results of the bending process of a piece of deflector, which is an aero-engine element. Two sheet titanium: Grade 2 and Grade 5 were analysed. The investigations determined the values of the bending angles for each bending stage for the following parameters, which determine the bending process, i.e. bending radius, mechanical properties of the material, sheet metal displacement between each bending stage, and its thickness (Fig. 4). The values of the spring-back angles for the deflector material were determined for the adopted bending angles (Fig. 5). Analysis of the strain (Fig. 6, 7) and stress (Fig. 8, 9) distribution in the deformed material was also carried out.

6

Correction of geometrical defects of stamping parts by numerical simulation and design of experiment

84%

Pairel E. , Ledoux Y. , Arrieux R. , Tabourot L. , Incandela O.

|

tom Vol. 4, no 4

75-86

EN

A method of correction and optimization of stamping processes is proposed. The experiment design and finite element methods are interfaced. This is applied in a part showing large springback. After determining some important process parameters that effect springback, a fractional factorial experiment design is built and the corresponding numerical simulations are carried out. This enabled us to obtain deformed meshes which were post-processed in order to measure a virtual part geometry. Linear mathematical relations between the part geometry and process parameters are established which allows determining their interactions and their influence on the geometrical shape of parts. Finally those mathematical relations were necessary for establishing correct values of the process parameters which lead to the expected geometry of parts.

PL

Zaproponowano metodę korekcji i optymalizacji procesów tłoczenia. Aby określić sprężynowanie wyrobów charakteryzujących się dużymi odkształceniami, zastosowano sprzężoną metodę planowania eksperymentu i metodę elementów skończonych. Określono istotne parametry wpływające na sprężynowanie, a następnie zastosowano analizę czynnikową i odpowiednie symulacje numeryczne. Wyniki w postaci zdeformowanych siatek zostały użyte do określenia wirtualnej geometrii wyrobów. Określono zależności liniowe pomiędzy geometrią wyrobu i parametrami procesu, które umożliwiły ustalenie ich wpływu i wzajemnego oddziaływania na kształt geometryczny wyrobów. Te zależności pozwoliły ustalić poprawne wartości parametrów procesu umożliwiające otrzymanie wyrobów o oczekiwanej geometrii.

7

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

84%

Slota J. , Jurčišin M.

|

tom z. 84[284], nr 3

55--68

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.

8

Wpływ wybranych parametrów procesu obciągania blach na wielkość sprężynowania

84%

Łogin W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2010

|

tom z. 82 [278]

75-80

PL

W artykule przeanalizowano wpływ parametrów obciągania na zjawisko sprężynowania. Analizę przeprowadzono na podstawie wyników badań symulacyjnych wykorzystujących metodę elementów skończonych. Skupiono się na wpływie stopnia odkształcenia, grubości materiału oraz tarciu między wzornikiem a blachą na wielkość sprężynowania.

EN

This paper studies influence of stretch forming process parameters on the springback effect. Analysis was carried out based on results from finite element numerical simulation. Effect of the deformation degree, material thickness and friction coefficient between former and sheet specimen on the springback degree was taken into account.

9

Springback Compensation in Cold Forming Process for High Strength Steel

84%

Bałon P. , Świątoniowski A.

|

tom Vol. 60, iss. 4

2471--2478

EN

Process of metal forming in automotive parts construction becomes more and more demanding due to tightened up tolerance and trials to realize very complex and in many cases unworkable design in mass production. Moreover it is required to cut and limit costs of die production and simultaneously keep high quality. Furthermore, construction elements are more often produced from materials which belong to High Strength Steel or Ultra High Strength Steel. Application of this kind of materials considerably reduces construction mass due to high durability. Nevertheless, it results in appearance of springback effect. Springback value depends mainly on used material as well as part geometry and in extreme cases deviation value from target part might reach in some areas high level. Reduction of implementation time, development of metal components and greater restrictions about designing and producing stamping tools generate extra costs. Designing of dies requires using of appropriate Finite Element Method software to make them more economic and less time-consuming. Therefore analysis of forming process alone is not enough to be taken into account. During the design process it is needed to include the die compensation to reach optimized blank sheet. Prediction of springback effect by tryout method and then correction of deviation is difficult arduous and painstaking. Virtual compensation methods make it possible to receive precise result in a short time. This way gives a huge economic advantage eliminating useless milling and allows to produce of die just in time. Optimization process can relate to individual operation as well as take into consideration intermediate stages in the final result, at the same time increasing the accuracy. Die compensation with software application was experimentally verified by prototype die. Quality requirements regarding products of sheet stamping process are very high due to the technologies of automatic assembly of formed components. Springback, as the main source of drawpieces inaccuracy, is the function of material data, shape of tools and process parameters. Therefore, springback deformation becomes critical problem especially for AHSS steel when the geometry is complex. Hence, it is necessary not only to find springback effect value but also include it during early stage of designing by tooling designers.

PL

Proces przeróbki metalu w produkcji elementów konstrukcji samochodów staje się coraz bardziej wymagający ze względu na zaostrzenie tolerancji oraz próby urzeczywistnienia bardzo złożonego kształtu w produkcji masowej. Do tego należy dodać ograniczenia i cięcia kosztów narzędzi formujących. Coraz częściej elementy konstrukcyjne wytwarzane są z materiałów należących do grupy Ultra High Strength Steel. Zastosowanie tego typu materiałów znacznie obniża masę konstrukcji ze względu na dużą wytrzymałość, jednak kosztem dużego wpływu na sprężynowanie. Wartość sprężynowania przede wszystkim zależy od zastosowanego materiału oraz geometrii części, a w skrajnych przypadkach odchyłka od nominału może wynosić lokalnie nawet kilkanaście milimetrów. Redukcja czasu realizacji i rozwój metalowych komponentów oraz coraz większe restrykcje dotyczące projektowania i produkowania narzędzi tłoczących generują dodatkowe koszty. Przewidywanie efektu sprężynowania metodą prób i błędów, a następnie korekcja dewiacji jest bardzo trudna oraz pracochłonna. Metody kompensacji numerycznej pozwalają otrzymać dokładny rezultat w stosunkowo krótkim czasie. Daje to dużą przewagę ekonomiczną, eliminując dodatkową obróbkę oraz pozwala na terminowe wykonanie narzędzia. Proces optymalizacji jest funkcją, która może odnosić się zarówno do poszczególnych operacji, jak i również uwzględniać etapy pośrednie w końcowym rezultacie, tym samym zwiększając dokładność. Wymogi jakościowe odnośnie produktów procesu tłoczenia blach są bardzo wysokie ze względu na technologie automatycznego montażu tłoczonych komponentów. Sprężynowanie, jako główne źródło niedokładności wytłoczek, jest funkcją danych materiałowych, kształtu narzędzi i parametrów procesu. Dlatego też, deformacja sprężynowania staje się krytycznym problemem, przede wszystkim dla stali UHSS przy złożonej geometrii części. Stąd też konieczne jest nie tylko znalezienie wielkości efektu sprężynowania, ale i jego uwzględnienie podczas wczesnego etapu projektowania przez projektantów narzędziowych.

10

Springback prediction in V-die bending: modelling and experimentation

84%

Osman M. A. , Shazly M. , El-Mokaddem A. , Wifi A. S.

|

tom Vol. 38, nr 2

179-186

EN

Purpose: A theoretical model is developed for the air-bending process and V-die bending experiments are conducted. Based on comparisons between springback ratios predicted using the developed theoretical air bending model and the V-die bending experiments, a semi-empirical formula for predicting springback ratio in V-die bending process is suggested. The validity of this formula is verified using finite element simulations as well as comparisons with the results of two other independent sets of experiments. Design/methodology/approach: A theoretical model for air bending is developed and compared with published models. Experimental work on V-die bending is conducted. The experimental results are used in a correlation analysis to develop a mathematical expression for predicting springback ratio of V-die bending as a correction of the spring back ratio of air bending. These results are verified by comparisons with finite element simulations as well as with other independent sets of experiments. Findings: Springback ratios for V-die bending could be predicted using the developed semi-empirical formula. For a given limit of the striking (coining) force, springback ratios are affected by sheet thickness, bend radius, and material parameters. Research limitations/implications: This work suggests a methodology for the prediction of springback ratio in V-die bending. This work can be extended by studying the effect of anisotropy on the developed springback ratio. Practical implications: The developed semi-empirical formula could be practically used in determining the springback ratio for V-die bending. The selection of the sheet thickness and bend radius are critical parameters that affect springback ratios. Originality/value: A semi-empirical formula is suggested for the prediction of springback ratio in V-die bending. This is viewed as a correction of the theoretically predicted air bending springback ratios. This formula could be of help to those working in sheet metal forming industries.

11

Moment gnący i sprężynowanie w procesie gięcia rur - badania eksperymentalne i symulacja numeryczna.

84%

Litwin P. , Stachowicz F.

|

tom R. 47, nr 10-11

529-532

PL

Dokonano analizy podstawowych parametrów gięcia rur o przekroju kołowym - momentu gnącego oraz wielkości powrotnych odkształceń sprężystych. Przeprowadzono doświadczalne pomiary oraz obliczenia analityczne i numeryczne wymienionych parametrów. Do symulacji numerycznej procesu gięcia wykorzystano program komupterowy MARC.

EN

The analysis of main pipe bending parameters - the bending moment and the spring-back parameters - was performed. Experimental investigation as well as analytical calculation and numerical simulation were carried out. The MARC software was used for numerical simulation of the bending process.

12

Bending force and springback characteristics of the tailor-welded 18G2A-E355 steel strips

84%

Froń P. , Strachowicz F.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2012

|

tom z. 84[284], nr 4

5--13

EN

In many studies a wide range of information about the bendability, failure patterns and the springback of homogeneous as well as tailor-welded sheet metal parts are presented. However, accurate prediction of the springback remains elusive, especially in the case of thick sheet metal. The purpose of this study was experimental determination of the bending force and springback coefficient of the tailor-welded 18G2A-E355 steel strips. Especially, it was focused on comparing the differences in the mechanical properties and bending characteristics between the tailor-welded strips and non-welded ones under the same experimental conditions. The set-up mounted on the testing machine, instrumentation and process control system allows the rig to operate in displacement as well as load control. The MAG method with the Argon + CO2 atmosphere was used for strips welding.

PL

W wielu opracowaniach można znaleźć znaczną liczbę informacji dotyczących możliwości gięcia, rodzaju uszkodzeń oraz sprężynowania w procesie gięcia blach jednorodnych oraz łączonych przez spawanie. Jednakże dokładne określenie wielkości powrotnych odkształceń sprężystych nadal wymaga dalszych badań, szczególnie w przypadku gięcia blach grubych. Celem prezentowanych badań eksperymentalnych było określenie siły oraz współczynnika sprężynowania podczas gięcia spawanych pasm ze stali 18G2A-E355. W szczególności skoncentrowano się na porównaniu różnic właściwości mechanicznych oraz charakterystyk gięcia blach jednorodnych oraz spawanych uzyskanych w takich samych warunkach testów. Przyrząd do gięcia zamontowany na maszynie wytrzymałościowej, czujniki oraz system pomiarowy umożliwiały rejestrację przemieszczenia oraz siły gięcia. Spawanie pasm blach przeprowadzono metodą MAG w atmosferze CO2.

13

Kompensacja efektu sprężynowania blach stalowych w ujęciu Metody Elementów Skończonych

84%

Bałon P. , Świątoniowski A.

|

tom R. 86, nr 12

1030--1033

PL

W pracy przedstawiono nowatorską metodę kompensacji wielooperacyjnej narzędzia formującego oraz tnącego z wykorzystaniem innowacyjnego oprogramowania. Wcześniejsze metody uwzględniały jedynie wpływ cięcia na sprężynowanie, ale bez generowania odprężonych powierzchni dla narzędzia tnącego. Metoda ta, przy spełnieniu wielu kryteriów optymalizacji, pozwala na uzyskanie części z minimalnym wpływem sprężynowania. Zwrócono szczególną uwagę na dane materiałowe, które są użyte podczas modelowania procesu formowania materiału. Zastosowanie się do podanych wskazówek pozwala znacznie zwiększyć dokładność kompensacji, przybliżając model analizy numerycznej do rzeczywistych rezultatów.

EN

Steel structures are nowadays more and more often fabricated from steels covered in the High Strength or Ultra High Strength steel grades. Application of this kind of materials considerably reduces weight of a structure due to its increased load bearing capacity, however at a cost of considerable rise in significance of springback. The springback size effects mainly from the material grade and the part shape geometry, which in extreme cases would differ from the reference part by as much as even a dozen millimeters. Reduction of implementation time, development of metal components and greater restrictions about designing and producing stamping tools will generate extra costs. Prediction of springback effect by hit and miss method with duly following corrections is difficult and arduous. But numerical compensation methods make it possible to receive precise results within limited time. This provides for huge economic advantage eliminating extra machining tests and enable production of dies in reasonable time. Presented in this paper is an innovative method of compensation of multiple operations of both forming and blanking dies. Taken into account in the former methods was only the effect of blanking operation on springback but without generating relieved surfaces for blanking die. Satisfying many optimization criterions this method provides for production of parts under minimum springback effect condition. Particular attention is paid to the material specification data before they are used for numerical modeling of the material forming process. These recommendations, if followed, might improve compensation accuracy bringing the model of numerical analysis closer to actual effect.

14

Deformation analysis of springback in L-bending of sheet metal

84%

Chen F.-K. , Ko S.-F.

|

tom Vol. 18, nr 1-2

339--342

EN

Purpose: In the present study, the deformation mechanics of the springback phenomenon in the L-bending of sheet-metal was examined and a new method that could efficiently reduce springback in the L-bending of sheet- metal was proposed. Design/methodology/approach: Both the finite element analysis and experiments were performed to analyze the deformation mechanics and the effects of process parameters on the formation of springback. Findings: The axial stress distribution in the bent sheet obtained by the finite element simulations was classified into three zones: the bending zone under the punch corner (zone I), unbending zone next to the bending zone (zone II), and the stress-free zone (zone III). It is found that the stress distribution in zone I is quite uniform and hence has little influence on the springback. While the stress distribution in zone II results in a positive springback, whereas the stress distribution in zone III produces a negative springback. The total springback therefore depends on the combined effect of those produced by zone II and zone III. A reverse bend approach that can efficiently reduce springback was also proposed to reduce the springback in the L-bending process. The finite element analysis performed in the present study was validated by experiments as well. Research limitations/implications: Although the reverse bend approach can reduce springback efficiently, it may cause uneven surface at the die corner area. Hence, the use of reverse bend approach must be cautious if high surface quality is required. Practical implications: The proposed reverse bend approach provides the die design engineer with a novel idea to reduce the springback occurred in the L-bending of sheet metals. Originality/value: In addition to the reverse bend approach, the analysis of defomation mechanics of springback performed in the present study also provides researchers with a better understanding of the formation of springback.