Badania symulacyjne i eksperymentalne procesu wykrawania części z blach aluminiowych o zmiennej grubości

Łukasz Bohdal; Franciszek Kalata; Paweł Kałduński; Leon Kukiełka; Krzysztof Kukiełka; Radosław Patyk

Łukasz Bohdal Politechnika Koszalińska
Franciszek Kalata
Paweł Kałduński
Leon Kukiełka
Krzysztof Kukiełka
Radosław Patyk

Keywords: modelowanie, wykrawanie, blachy aluminiowe, mapy intensywności naprężeń i odkształceń

Abstract

W artykule przedstawiono algorytm modelowania i analizy oraz wyniki badań symulacyjnych z zastosowaniem MES oraz eksperymentalnych procesu wykrawania części z blach aluminiowych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym do budowy pojazdów. Uzyskuje się zarówno oszczędność energii oraz obniżenie masy samochodów. Analiza dotyczy wpływu warunków procesu wykrawania na jakość ciętej krawędzi wyrobu. Symulacje komputerowe przeprowadzono dla przestrzennych stanów naprężeń i płaskich stanów odkształceń z wykorzystaniem Solvera LS-DYNA oraz aplikacji LS-PrePost. Otrzymano mapy intensywności naprężeń i odkształceń dla dowolnej chwili czasowej z uwzględnieniem nieliniowości występujących w procesie wykrawania. Badania symulacyjne przeprowadzono dla różnych grubości blach oraz zmiennych wartości luzu miedzy stemplem a matrycą. Wyniki symulacji zweryfikowano eksperymentalnie. Opracowane aplikacje numeryczne oraz otrzymane wyniki badań mogą być wykorzystane do projektowania i optymalizacji procesu wykrawania.

References

1. Hambli R.: Comparison between Lemaitre and Gurson damage models in crack growth simulation during blanking process. International Journal of Mechanical Sciences 43, s. 2769–2790. (2001).
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020740301000704
2. Saanouni K, Belamri N, Autesserre P.: Finite element simulation of 3D sheet metal guillotining using advanced fully coupled elastoplastic-damage constitutive equations. Finite Elements in Analysis and Design 46, s. 535-550, (2010). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168874X10000211
3. Wisselink H. Analysis of guillotining and slitting, finite element simulations. Ph.D - Thesis, University of Twente, The Netherlands, 2000.
4. Bohdal Ł, Kukiełka L.: The effect of selected material parameters on the stress and strain states in the process of cutting a sheet plate with circular cutters. TASK Quarterly, vol. 10, no. 4, s. 391-400, (2006).
5. Kukiełka L., Kułakowska A., Patyk R.: Numerical Modeling and Simulation of the Movable Contact Tool-Worpiece and Application in Technological Processes, The 5th International Symposium on Management, Engineering and Informatics: MEI 2009, The 13th Multi-conference on Systemics, Cybernetics and Informatics: WMSCI 2009, July 10th - 13th, 2009 Orlando, Florida, USA
6. Chodór J, Kukiełka L.: Numerical analysis of chip formation during machining for different value of failure strain. PAMM 7 (1) s. 4030031-4030032, (2007).
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/pamm.200700832
7. Chodór J, Kukiełka L.: Using nonlinear contact mechanics in process of tool edge movement on deformable body to analysis of cutting and sliding burnishing processes. Applied Mechanics and Materials 474, s. 339-344, (2014).
https://www.scientific.net/AMM.474.339
8. Kałduński P, Kukiełka L.: The numerical analysis of the influence of the blankholder force and the friction coefficient on the value of the drawing force. PAMM 7 (1) s. 4010045-4010046, (2007).
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/pamm.200701059
9. Kałduński P, Kukiełka L.: The sensitivity analysis of the drawpiece response on the finite element shape parameter. PAMM 8 (1) s. 10725-10726, (2008).
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/pamm.200810725

10. Bohdal Ł, Kukiełka L.: Modelowanie i analiza numeryczna procesu cięcia blach nożami krążkowymi z uwzględnieniem nieliniowości geometrycznej i fizycznej. Mechanik nr. 8-9, s. 712-716, (2011).
11. Kułakowska A., Kukiełka L., Patyk R.: Numerical analysis andexperimental researches of burnishing rolling process of workpieces with real surface, The 5th International Symposium on Management, Engineering and Informatics: MEI 2009, The 13th Multi-conference on Systemics, Cybernetics and Informatics: WMSCI 2009, July 10th - 13th, 2009 Orlando, Florida, USA
12. Bohdal Ł, Walczak P.: Eco-modeling of metal sheet cutting with disc shears, Annual Set The Environment Protection 15, s. 863-872, (2013).
https://www.researchgate.net/publication/260158328_Eco-modeling_of_metal_sheet_cutting_with_disc_shears
13. Świłło S, Czyżewski P.: An experimental and numerical study of material deformation of a blanking process. Computer Methods in Materials Science 13 (2) s. 333-338, (2013).
http://www.cmms.agh.edu.pl/repo_file.php?f_id=450
14. Zhou Q, Wierzbicki T.: A Tension Zone Model of Blanking and Tearing of Ductile Metal Plate. International Journal of Mechanical Sciences 38 (3), s. 303-324, (1996)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0020740395000542