view in publisher's site

An Investigation on the Accuracy of Numerical Simulations for Single Point Incremental Forming with Continuum Elements

Finite element methods (FEM) have been widely used in simulating the single point incremental forming (SPIF) process to investigate the effects of process parameters, such as incremental depth, tool size and tool path on the thickness/strain distributions, deformed shapes, and the formability. However, due to the complexity of the process and the continuous change of the contact area in SPIF, numerical simulations tend to be time‐consuming and hard to converge when an implicit integration method is used. To meet these challenges, most simulation work found in literature utilized the explicit integration method with shell elements to simulate the SPIF process. However, results have not been found satisfactory as evident by mismatches of the predicted shape, strain/thickness distribution and/or forming force between simulation and experimental results. In our past work, in order to obtain a more accurate result and consider the contact force in the thickness direction, solid continuum elements were introduced combined with the implicit method. Although the trends of the forming force in the Z direction were very similar between simulations and experimental results, there still existed a relatively large discrepancy in absolute values. In this paper, effects of yield criterion, element size and element type on the predicted forming force are investigated. Additionally, a new damage model has been incorporated into FEM simulation that, for the first time, predicts the force curve, the location of fracture and the maximum thinning with remarkable accuracy.

بررسی بر روی دقت شبیه‌سازی عددی برای تشکیل فزاینده فزاینده با عناصر Continuum

روش‌های اجزا محدود (FEM)به طور گسترده برای شبیه‌سازی اثرات پارامترهای فرآیند، مانند عمق فزاینده، اندازه ابزار و مسیر ابزار بر روی توزیع‌های ضخامت / کرنش، اشکال تغییر شکل و شکل‌پذیری مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، به دلیل پیچیدگی فرآیند و تغییر مداوم سطح تماس در SPIF، شبیه‌سازی‌های عددی تمایل دارند که زمانی که یک روش انتگرال ضمنی استفاده می‌شود، همگرا و سخت باشد. برای برطرف کردن این چالش‌ها، اغلب کاره‌ای شبیه‌سازی یافته در ادبیات از روش انتگرال گیری صریح با عناصر پوسته برای شبیه‌سازی فرآیند SPIF استفاده کردند. با این حال، نتایج رضایت‌بخشی با عدم mismatches شکل پیش‌بینی‌شده، توزیع ضخامت / ضخامت و / یا ایجاد نیروی بین شبیه‌سازی و نتایج تجربی یافت نشده است. در کار گذشته ما به منظور دستیابی به نتایج دقیق‌تر و در نظر گرفتن نیروی تماسی در جهت ضخامت، عناصر پیوسته پیوسته با روش ضمنی ترکیب شدند. اگر چه گرایش‌ها نیروی تشکیل در مسیر Z نسبت به شبیه‌سازی و نتایج تجربی بسیار شبیه بودند، اما هنوز یک تفاوت نسبتا بزرگ در مقادیر مطلق وجود داشت. در این مقاله، تاثیرات معیار بازده، اندازه عنصر و نوع آلمان در نیروی شکل‌دهنده پیش‌بینی‌شده مورد بررسی قرار می‌گیرد. علاوه بر این، یک مدل آسیب جدید در شبیه‌سازی FEM گنجانده شده‌است که برای اولین بار، منحنی نیرو، مکان شکستگی و حداکثر کاهش را با دقت قابل‌توجه پیش‌بینی می‌کند.
ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.