Embed Size (px)
Citation preview
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
1HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Vedrana Cvitanić, Mario Malić, Frane Vlak
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje, Sveučilište u [email protected], [email protected], [email protected]
MODIFIKACIJA POČETNOG OBLIKA IZRATKA SA CILJEM SMANJENJA UŠIĆAVOSTI U POSTUPKU CILINDRIČNOG
DUBOKOG VUČENJA EDD ČELIČNOG LIMA
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
2HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
LINATEK (Linearna i nelinarna analiza tankostjenih konstrukcija) - FESB, Split
1. karakterizacija materijala
Razvoj fenomenoloških elasto-plastičnih modela anizotropnih materijala (limovi)
2. konstitutivne jednadžbe
- funkcija tečenja / plastični potencijal
- pravilo tečenja- opis očvršćavanja
3. algoritmi integracije konstitutivnih jednadžbi i implementacija u FEM program ADINA
4. primjena - obrada limova deformiranjem
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
3HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Cilindrično duboko vučenje - Ušićavost
→
M. Malić – Diplomski rad (FESB, 2018) –Optimiranje postupka cilindričnog dubokog vučenja sa ciljem redukcije ušićavosti
• modifikacija početnog oblika izratka
• primjena nejednolikog opterećenja na tlačnoj površini
Ušićavost je prvenstveno uzrokovana anizotropnim plastičnim ponašanjem materijala lima.
→→
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
4HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Cilj rada – Modifikacija početnog oblika izratka – EDD čelični lim – FEM ADINA 8.6
• geometrija alata EDD lim(d= 84,52mm; t=1,0 mm)
• modelirana četvrtina izratka i rezultat simulacije - ADINA 8.6
1. modifikacija temeljena na Lankfordovim koeficijentima
2. modifikacija temeljena na B-spline krivuljama
Modifikacija početnog oblika izratka provedena je na dva načina:
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
5HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Osnovne značajke primjenjenog numeričkog modela (ADINA 8.6)
• izradak: ljuskasti konačni element
• kontaktni algoritam: funkcija ograničenja Coulombov zakon trenja (µ = 0,15)
• površine alata modelirane kao krute
• sila na tlačnoj površini: F = 20 kN
- ortotropna Hill (1948) funkcija naprezanja (Lankfordovi koeficijenti)
• ortotropan elasto-plastičan model materijala
- pridruženo pravilo tečenja (funkcija tečenja ≡ plastični potencijal)
- model izotropnog očvršćavanja ( )0,237431(0,0133 ) MPapσ ε= +
2 2 21 2 1 22 2 , , , , parametri ortotropijeλ σ λ σ νσ σ ρσ σ λ λ ν ρ= + − + = −y xx yy xx yy xy yf
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
6HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Lankfordov koeficijent (r-vrijednost) - mjera anizotropije plastičnog toka materijala
22
33
p
α pdε
rdε
=
22 22
1133 22 1
p pr
α p p pr
dε dε mrdε dε dε m
= = − = −+ +
22
11
p
r pdε
mdε
= - nagib aproksimacije
• uvjet plastične nestlačivosti:
11 22 33 0p p pdε dε dε+ + =
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
7HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
22
33 1
pr
α pr
dε mrmdε
= = −+
Lankfordovi koeficijenti ← ( zrcalna slika ) → visine posudice
Lankfordov koeficijent (r-vrijednost)
Profil izvučene posudice je izrazito povezan s orijentacijskom ovisnosti Lankfordova koeficijenta!
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
8HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Modifikacija početnog oblika izratka temeljena na Lankfordovim koeficijentima
( )( )
45
0 0 45
90 90 45
težinski faktor
=
= − −
= − −
−
b
b
b
R RR R β r r
R R β r rβ
• Lankfordovi koef. - EDD lim • geometrija oblika • usporedba oblika
Tablica A. Dimenzije – oblici modificirani temeljem Lank. koef.
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
9HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Modifikacija početnog oblika izratka temeljena na B-spline krivuljama
0 90
3 45
= =
⇒ >b
b
R R Rd , r R R
• kubne B-spline krivulje s 5 kontrolnih točaka
• usporedba oblika
• step-1 – početno rješenje – oblik najbliži krugu:
• za odabrane vrijednosti d određuje se vrijednost r3koja rezultira najpovoljnijim oblikom izvučene posudice
Tablica B. Dimenzije – odabrani oblici dobiveni korištenjem B-spline krivulja
311 2mm 46 0mm= =d , , r ,
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
10HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Rezultati simulacija – visine posudica
• predviđanja visina (Lankfordovi koeficijenti)
Tablica C. Dimenzije – karakteristične vrijednosti predviđanja visina
• predviđanja visina (B-spline)
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
11HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Rezultati simulacija – ekvivalentna plastična deformacija, deformacija debljine
a) Rb = const b) β = 3 c) β = 7 d) B-spline (step 32)
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
12HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Rezultati simulacija – sila utiskivanja - pomak trna
• sila utiskivanja (Lankfordovi koeficijenti)
• sila utiskivanja (B-spline)
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
13HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
Zaključci
• dva načina modifikacije početnog oblika izratka EDD čeličnog lima
sa ciljem smanjenja ušićavosti
• modificirani oblik (B-spline, step 32):
- najmanja ušićavost
- najveće vrijednosti ekvivalentne plastične deformacije i deformacije debljine
• zbog razlike eksperimentalnog profila i simuliranog profila (Rb=const)
optimizacija postupka zahtjeva pouzdaniji model materijala
6. MEĐUNARODNI KONGRES DANI INŽENJERA STROJARSTVA, VODICE 2019.
14HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA
HVALA NA POZORNOSTI !
Autori: Vedrana Cvitanić, Mario Malić, Frane Vlak
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje, Sveučilište u [email protected], [email protected], [email protected]
