Моделирование процессов ОМД

abramov

Home \ КЭА \ Моделирование процессов ОМД


Моделирование процессов ОМД

meta forming processes

Приведены несколько работ, в которых рассмотрены особенности моделирования процессов обработки металлов давлением (ОМД) на примерах свободной осадки, экструзии свинца, холодной штамповки и прокатки.

Свободная осадка

meta forming_processes-1Одним из самых простых процессов ОМД является свободная осадка цилиндрического образца в условиях контактного трения. При отношении высоты сплошной заготовки к ее диаметру больше двух наблюдается явление образования двойной бочки, которая затем переходит в одинарную. Используя компьютерные модели, был изучен данный процесс.

Трение на контактной поверхности заготовки со штампом принималось максимальным (условие прилипания). В качестве материала заготовки был выбран свинец. Отношение высоты к диаметру цилиндрической заготовки =2.4.

Экспериментальная проверка осадки производилась на универсальной испытательной машине с постоянной скоростью деформирующего инструмента. Численное моделирование данного явления проводилось в осесимметричной постановке. На рисунке ниже показаны начальное и два последующих (для 28% и 50% обжатия) состояния свинцового цилиндрического образца.

meta forming_processes-2 meta forming_processes-3meta forming_processes-4

Результаты эксперимента, результаты численного моделирования, вектора перемещений

Подробно об исследовании двойного бочкообразования Вы можете найти здесь

Экструзия свинцовой пластины

Ниже рассмотрены примеры моделирования двух интересных экспериментов Треска. Треска установил существование некой характеристики материала (условия текучести), в соответствии с которой, независимо от типа опыта тело испытывает необратимые пластические деформации. Однако правильная конкретизация условия текучести вызывает серьезные затруднения. Согласно опытным данным Треска по экструзии свинца, металл течет подобно жидкости. Теоретическое решение задачи с критерием текучести Мизеса показывает наличие зоны застоя. Для изучения данного явления выполнены компьютерное моделирование двух экспериментов по экструзии свинцовой пластины.

meta forming_processes-5

Схемы экспериментов Треска (осесимметричная постановка)

В первом эксперименте выполнялась экструзия одной свинцовой пластины. Процесс является осесимметричным. Считалось, что трение на контактной поверхности со штампом отсутствует (поверхность тщательно смазана парафином). Как видно по результатам численного моделирования (см. ниже) наблюдается сильный отход материала с контактной поверхности пластины и пуансона. Центральная часть становится пустотелой. По мнению Треска этот эффект является аналогом вихреобразования (образования воронок) при течении жидкостей. Величина хода пуансона – 5 % от возможного значения. Относительная погрешность определения расстояния от пуансона до правой точки пластины на оси Y в численном эксперименте оказывается =22%. Качественного расхождения с опытом не наблюдалось.

meta forming_processes-6

Экструзия свинцовой пластины и поля перемещений

Во втором опыте выдавливалась пластина больших размеров. При моделировании процесса было использовано адаптивное перестроение конечно-элементной сетки. При рассмотрении картины мгновенного поля перемещений, оказывается, что в течение всего процесса при численном моделировании в углу матрицы наблюдается зона застоя материала.

meta forming_processes-9meta forming_processes-10meta forming_processes-11

Экструзия свинцовой пластины, перестраиваемая сетка и поля перемещений

Следствием этого явления является различие в конечном расположении линий. В физическом эксперименте они расположены существенно более равномерно, чем в численном, так как зона застоя материала там отсутствовала

meta forming_processes-8

Сравнение результатов численного моделирования (верх) и эксперимента (низ)

Дополнительную информацию Вы можете найти здесь.

Штамповка изделия “шар мелющий”

В данной работе проведено компьютерное моделирование процесса штамповки изделия "шар мелющий". Построение и исследование компьютерной модели процесса пластического формообразования изделия выполнялось с целью выявления возможности проведения технологического процесса при заданных параметрах. Эксперименты были проведены для различных параметров и температуры заготовки.

Схема эксперимента показана ниже:

meta forming_processes

Результаты моделирования:

meta forming_processes

meta forming_processes

Результаты исследований для разных параметров Вы можете найти здесь.

Валковая прокатка

Проведено моделирование процесса непрерывной прокатки цилиндрического прутка. С помощью компьютерной модели проводилось исследование влияния таких параметров как усилий подпора и натяжения, осевой скорости оправки, скорости вращения валков и др. параметров прокатки на различные характеристики процесса: момент прокатки, скорость трубы на входе и выходе и др.

meta forming_processes

Конечно-элементная модель

meta forming_processes

Пластические деформации

meta forming_processes

Пластические деформации

meta forming_processes

Эквивалентные напряжения (по Мизесу)

meta forming_processes

Зависимость пластических деформаций от времени и эпюры пластических деформация на поверхности валков

Определение геометрических параметров заготовки

С помощью компьютерного моделирования определены геометрические параметры заготовки для изотовления поковки методом горячей штамповки. Для этого проведены серия экспериментов по штамповке с использованием пакета LS-DYNA, передачей сеточной модели в CAD пакет и сравнения формы полученных деталей с эталонами. Конечные результаты показаны на рисунке ниже.

meta forming_processes

Прочитано 1815 раз Последнее изменение Вторник, 09 Февраль 2016 11:55
Оцените материал
(0 голосов)

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите где нужно (*) необходимую информацию. HTML-коды запрещены.

Обо мне

Здравствуйте, меня зовут Андрей. На данном сайте я выкладываю мои проекты из области CAD/CAE и программирования. Надеюсь найти интерестные проекты и полезные контакты. Подробную информацию обо мне Вы можете найти здесь.

Подпишитесь на рассылку

Рассылка по электронной почте

Или свяжитесь со мной