Lý thuyết phân nhánh cục bộ và độ bất ổn áp dụng vào phân tích khả năng gia công

International Journal of Material Forming - Tập 4 - Trang 347-356 - 2011
Marta C. Oliveira1, José L. Alves2, Luís F. Menezes1, Koichi Ito3, Naomichi Mori3
1CEMUC, Department of Mechanical Engineering, University of Coimbra, Coimbra, Portugal
2Department of Mechanical Engineering, University of Minho, Guimarães, Portugal
3M&M Research, Inc., Tokyo, Japan

Tóm tắt

Việc thiết kế và tối ưu hóa các bộ phận kim loại tấm có hình dáng được hình thành và quy trình sản xuất hiện nay chủ yếu được thực hiện một cách ảo hóa bằng cách sử dụng các công cụ số thông qua phân tích phần tử hữu hạn. Cách tiếp cận thử nghiệm ảo này giúp tiết kiệm đáng kể về chi phí, thời gian và công sức trong việc thiết kế, sản xuất và thiết lập quy trình cho các bộ phận sâu. Phân tích của cả hoạt động thành công trong quá trình hình thành hay các khuyết tật bề mặt, trong từng giai đoạn phát triển, thường được thực hiện thông qua biểu đồ giới hạn hình thành (FLD) của vật liệu, vì nó cho phép xác định một vùng an toàn nhằm giảm thiểu xác suất xảy ra: (i) hiện tượng co rút; (ii) hiện tượng nhăn; và (iii) xảy ra biến dạng lớn. Tuy nhiên, FLD được thể hiện trong không gian biến dạng được biết là có một số nhược điểm. Để khắc phục vấn đề này, Ito và Goya đã đề xuất một tiêu chuẩn phân nhánh cục bộ xác định trạng thái tới hạn cho một phân nhánh cục bộ xảy ra, dựa trên tỷ lệ giữa mức độ ứng suất và tỷ lệ làm cứng tại chỗ, tạo ra một FLD được thể hiện trong không gian ứng suất. Điều này cho thấy FLD thu được hoàn toàn khách quan theo nghĩa là nó hoàn toàn độc lập với đường lịch sử biến dạng hoặc ứng suất (Ito et al. 2000). Trong nghiên cứu này, mô hình của Ito và Goya được sử dụng để đánh giá khả năng gia công, cũng như chế độ và hướng gãy trong quá trình kéo sâu để tạo ra một cốc vuông. Bởi vì phân tích được thực hiện dựa trên trạng thái ứng suất, nên cũng có thể xác định được một yếu tố độ bất ổn mà "đo" được mức độ gia tốc của ứng suất hiện tại đối với chế độ phân nhánh cục bộ hướng tới gãy. Ví dụ được chọn nêu bật tiềm năng sử dụng của tiêu chuẩn này, mà khi kết hợp với phân tích phần tử hữu hạn, có thể cải thiện rõ rệt thiết kế cơ học của các quy trình hình thành.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Ito K, Satoh K, Goya M, Tohru Y (2000) Prediction of limit strain in sheet metal-forming processes by 3D analysis of localized necking. Int J Mech Sci 42:2233–2248. doi:10.1016/S0020-7403(00)00004-7

Marciniak Z, Kuczynski K, Pokora T (1973) Influence of the plastic properties of a material on the forming limit diagram for sheet metal in tension. Int J Mech Sci 15:789–805. doi:10.1016/0020-7403(73)90068-4

Stoughton TB (2000) A general forming limit criterion for sheet metal forming. Int J Mech Sci 42:1–27. doi:10.1016/S0020-7403(98)00113-1

Yoshida K, Kuwabara T (2007) Effect of strain hardening behavior on forming limit stresses of steel tube subjected to nonproportional loading paths. Int J Plasticity 23:1260–1284. doi:10.1016/j.ijplas.2006.11.008

Uthaisangsuk V, Prahl U, Münstermann S, Bleck W (2008) Experimental and numerical failure criterion for formability prediction in sheet metal forming. Comp Mater Sci 43:43–50. doi:10.1016/j.commatsci.2007.07.036

Assempour A, Hashemi R, Abrinia K, Ganjiani M, Masoumi E (2009) A methodology for prediction of forming limit stress diagrams considering the strain path effect. Comp Mater Sci 45:195–204. doi:10.1016/j.commatsci.2008.09.025

Stören S, Rice JR (1975) Localized necking in thin sheets. J Mech Phys Solids 23:421–441. doi:10.1016/0022-5096(75)90004-6

Hill R (1959) Some basic principles in the mechanics of solids without a natural time. J Mech Phys Solids 7:209–225. doi:10.1016/0022-5096(59)90007-9

Menezes LF, Teodosiu C (2000) Three-dimensional numerical simulation of the deep-drawing process using solid finite element. J Mater Process Tech 97:100–106. doi:10.1016/S0924-0136(99)00345-3

Oliveira MC, Alves JL, Menezes LF (2008) Algorithms and strategies for treatment of large deformation frictional contact in the numerical simulation of deep drawing process. Arch Comput Method E 15:113–162. doi:10.1007/s11831-008-9018-x

NXT, Defect Evaluator, M&M Research, Inc; http://www.m-research.co.jp

Nishimura R, Ito K, Nakazawa Y, Uemura G, Mori N (2007) Evaluation of forming limit by the 3 dimensional local bifurcation theory. In: César de Sá JMA, Santos AD (ed.) NUMIFORM’07, The 9th International Conference in Numerical Methods in Industrial Forming Processes, AIP Conference Proceedings, American Institute of Physics, Melville, NY, pp 1433 –1438

Li KP, Carden WP, Wagoner RH (2002) Simulation of springback. Int J Mech Sci 44:103–122. doi:10.1016/S0020-7403(01)00083-2

Padmanabhan R, Oliveira MC, Baptista AJ, Alves JL, Menezes LF (2007) Study on the influence of the refinement of a 3-D finite element mesh in springback evaluation of plane-strain channel sections, In: César de Sá JMA, Santos AD (ed.) NUMIFORM’07, The 9th International Conference in Numerical Methods in Industrial Forming Processes, AIP Conference Proceedings, American Institute of Physics, Melville, NY, pp 847 –852

Baptista AJ, Alves JL, Rodrigues DM, Menezes LF (2006) Trimming of 3D solid finite element meshes using parametric surfaces: Application to sheet metal forming. Finite Elem Anal Des 42:1053–1060. doi:10.1016/j.finel.2006.03.005

Oliveira MC, Alves JL, Menezes LF, Ito K, Uemura G, Mori N (2008) Formability analysis by the local bifurcation and instability theory. In: Hora P (ed) NUMISHEET’08, 7th International Conference and Workshop on Numerical Simulation of 3D Sheet Metal Forming Processes —Part A. Institute of Virtual Manufacturing, Zurich, Switzerland, pp 211–216

Thông tin
Thông tin xuất bản

International Journal of Material Forming

Tập 4

347-356

Thông tin tác giả