בהתבסס ידע ענן FE סימולציה של תהליכים פורמינג פח

המטרה הכללית של שיטת סימולציית FE מבוססת ענן וידע היא לשלב מומחיות מתחומים שונים בפורטל אחד, כדי לשפר את היכולת והדיוק של סימולציות של תהליכי עיצוב ללא הגברה משמעותית של קשיי השימוש בהן. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום עיצוב פח, כגון הגדרת הפרמטרים לעיצוב מוצלח של רכיבים, וחיזוי אורך החיים של כלי העיצוב. חוזקה מרכזית של מתודולוגיה זו היא שהיא מאפשרת להשתמש במודלים חיזויים מתקדמים עם כל תוכנת סימולציית FE, ללא צורך בביצוע שינויים במודלים עצמם.

באופן כללי, אנשים שאינם מכירים את השיטה יוכלו להשתמש בה במאמץ מועט מאוד הודות לממשק המשתמש של strain lie. הדגמה חזותית תראה עד כמה פשוט הוא למעשה לשלב מודלים חיזויים מתקדמים בסימולציות FE קונבנציונליות. סעיף זה עוסק באופן שבו ניתן להשתמש בחישוב KBC-FE כדי לחזות את יכולת העצוב בתהליך של שיבוץ חם.

התחל פרויקט חדש בתוכנת סימולציית ה-FE. בעת שמירת הפרויקט, בחר בתהליך stamp hot forming ובסוג הסולבר PAM-AutoStamp. לאחר מכן, ייבא את תבנית הפנים של הדלת על ידי לחיצה ראשית על import tools CAD, תן לאובייקט המיובא את השם die, העבר את אסטרטגיית ה-hot forming למצב mesh the tools, ואז ייבא והעבר את קובץ הגאומטריה IGS של פנים הדלת אל הממשק הגרפי.

כעת, חזרו על התהליך כדי לייבא את המנקב (punch) ואת מחזיק הבלנק (blank holder). לאחר מכן, תחת לשונית ההגדרות (set-up), לחצו על blank. לאחר מכן, בעורך הבלנקים, לחצו על add blank.

הגדירו את האובייקט החדש כריק (blank), וקבעו את הסוג כריק משטחי (surface blank). כעת, בחרו במתווה (outline) כסוג ההגדרה, ויבואו את צורת הריק על ידי לחיצה על ייבוא מקובץ CAD. תחת אפשרויות הרשת (mesh options), הגדירו את הזיקוק (refinement) כרמה מוכתית (imposed level), ובחרו ברמה אחת.

לאחר מכן, בטלו את רשתית המאוטומטית והגדירו את גודל הרשת לארבעה מילימטרים. המשיכו להגדרת תכונות החומר בעורך הבלנק. תחת לשונית החומר, לחצו על טעינת חומר, ובחרו בחומר AA-six-zero-eight-two.

הגדירו את כיוון הגלילה ל-X שווה לאחד. הגדירו את עובי הלוח לשני מילימטרים ואת הטמפרטורה ההתחלתית של הלוח ל-490 °C. לאחר מכן, עברו ללשונית ההגדרות (set-up), לחצו על תהליך (process), ובחרו בסמל הפלוס כדי לטעון מאקרו חדש.

לאחר מכן, נווטו אל תיקיית עיצוב חם של חתכות ובחרו את קובץ ה-GPA של תיקוף HF לפעולה כפולה. בחלון ההתאמה האישית, הפעילו את האובייקטים של הבלנק, התבנית, המחץ ומחזיק הבלנק. תחת לשונית השלבים, הפעילו את כבידה, החזקה, חתיכה והשקה.

כעת, הגדירו את כל הפרמטרים במאפייני האובייקט תחת לשונית ההגדרה (set-up) כך שיהיו תואמים להגדרות הניסיוניות בפועל. הגדירו את מקדמי מעבר החום כפונקציה של המרווח ולחץ המגע. לאחר מכן, לחצו על סמל סימן הווי כדי לבדוק את ההגדרות לאיתור שגיאות, ובמידה ולא נמצאו שגיאות, לחצו על סמל החישוב כדי להתחיל את הסימולציה במחשב המארח.

לאחר צפייה בתוצאות, הפעל סקריפט לייצוא ערכי המאמץ המרכזי (major strain), המאמץ המשני (minor strain) וקווי מתאר הטמפרטורה עבור כל האלמנטים מכל מצבי הסימולציה כקבצי ascii, ולאחר מכן שמור את הקבצים. על ידי ניצול הנתונים באופן זה, שום מידע על גיאומטריית הרכיב אינו מועבר לפורטל המקוון, ובכך נשמר כל מידע חסוי. כעת, היכנס ל-smart forming, שהוא הפורטל שנוצר לאחרונה עבור סימולציות KBC-FE, והתחבר לפרופיל המשתמש שלך.

בחרו את מודול חיזוי גבול היצירה, וייצאו את קבצי תוצאות הסימולציה למחשב הענן. לאחר מכן, הזינו את מספר המצבים בסימולציה, הזינו ידנית את פרטי הסימולציה והפרמטרים, והפעילו את החישוב. לאחר סיום החישוב, הורידו את התוצאות ממחשב הענן לצורך ויזואליזציה בסימולציית ה-FE שלכם.

לאחר מכן, טענו את המצב הסופי של תוצאות סימולציית ה-FE, ותחת לשונית ה-coutours, לחצו על imported, ולאחר מכן על scalar values. בחרו ב-ascii כדי להציג את תוצאות חיזוי גבול היצירה. סעיף זה עוסק באופן שבו ניתן להשתמש בחישובי KBC-FE כדי לחזות את חיי הכלי באמצעות תהליך עיצוב חלופי.

צרו וקבעו שם לפרויקט סימולציה חדש בתוכנת סימולציית ה-FE. בעת שמירת הפרויקט, בחרו בתהליך stamping סטנדרטי ובסוג פותר PAM AutoStamp. לאחר מכן, ייבאו את גאומטריית התבנית על ידי לחיצה על import tools CAD.

לאחר מכן, ייבא והעבר את קובץ הגאומטריה מסוג IGS של התבנית בצורת U לממשק הגרפי. בחר את אסטרטגיית האישור (validation strategy) עבור רשתית (meshing) של הכלים, והגדר את גודל הרשת לשני מילימטרים, עם זווית מקסימלית של חמישה. תן לאובייקט המיובא את השם die.

באופן דומה, ייבאו את המחסן (punch) ואת מחזיק הלוח (blank holder). כעת, תחת הגדרות (set-up), לחצו על blank, והוסיפו blank בעורך ה-blank. הגדירו את האובייקט החדש כ-blank ולאחר מכן בחרו בסוג surface blank.

לאחר מכן, בחרו ארבע נקודות עבור סוג ההגדרה (definition type) וקבעו את גודל הבלנק לריבוע של 120 על 80 מילימטרים. ודאו שחילוץ הרשת האוטומטי (automatic meshing) כבוי וקבעו את גודל הרשת ל-1.5 מילימטרים. כעת, הגדירו את תכונות החומר בעורך הבלנק.

לחצו על load a material תחת לשונית material ובחרו ב-AA five-seven-five-four H one-one-one כמאפייני החומר. לאחר מכן, הגדירו את עובי הבלנק ל-1.5 mm עם טמפרטורה התחלתית של 20 °C. המשיכו בלחיצה על process תחת לשונית set-up ובחרו בסמל הפלוס כדי לטעון מאקרו חדש.

עברו לתיקיית היתכנות ההחתמה ובחרו את קובץ ה-GPA של פעולת החتماה כפולה בנקודות בלבד. בחלונית ההתאמה האישית, הפעילו את הבלנק (blank), התבנית (die), המנקב (punch) ומחזיק הבלנק. תחת שלבים, הפעילו את ההחתמה.

כעת, הגדירו את כל הפרמטרים בסימולציה כך שיתאימו להגדרות הניסוי בפועל. לאחר מכן, לחצו על check בהגדרות (set-up) כדי לוודא שלא בוצעו שגיאות. כעת, לחצו על סמל החישוב והפעילו את החישוב עבור סימולציית כיפוף בצורת u עם 11 מצבים במחשב המארח.

עם השלמת הסימולציה, הפעילו סקריפט לייצוא קבצי ascii של נתוני הקואורדינטות ונתוני לחץ המגע עבור התבנית. לאחר מכן, מפורטל ה-smart forming, בחרו את מודול חיזוי אורך חיי הכלי, הזינו ידנית את פרטי הסימולציה ואת מספר המצבים בסימולציה, וייצאו את קבצי תוצאות הסימולציה למחשב הענן. לאחר מכן, התחילו את החישוב.

עם השלמת החישוב, הורד את התוצאות והצג את מצבן הסופי בתוכנת סימולציית ה-FE. כדי לעשות זאת, עבור ללשונית contours, לחץ על imported, ולאחר מכן על scalar values. לאחר מכן בחר ב-ascii כדי להציג את תוצאות חיזוי אורך חיי הכלי.

בסימולציית ה-KBC-FE נעשה שימוש בצורה ראשונית של לוח גולמי שנלקחה מתהליך הבלטה קרה קונבנציונלי. תוצאות ניסיוניות עם צורה זו הראו שטחי כשל גדולים שנראו לעין לאחר ההבלטה החמה. לאחר איטרציה אחת של אופטימיזציה לצורת הלוח הגולמי, נוצר פאנל מוצלח כמעט לחלוטין עם הרבה פחות התהדקות (necking).

ניתן לראות כי עדיין קיימת אינדיקציה להיווצרות צוואר (necking) בכיסים בפינות הימנית והשמאלית העליונות של הפנל. לאחר אופטימיזציה נוספת, התקבלת צורת לוח (blank) ללא צוואר נראה לעין על הפנל. צורת הלוח האופטימלית אומתה באמצעות ניסויי חתימה חמה (hot stamping) שנערכו בקו ייצור אוטומטי מלא.

כדי לבחון את ההשפעות של כוח החזקת הלוח (blank holding force) על חיי הכלי, נבחנו שלושה כוחות החזקה שונים. במהירות עיצוב קבועה של 250 millimeters per second, לאורך למעלה מ-300 מחזורי עיצוב, עובי הציפוי שנותר פחת ככל שכוח החזקת הלוח עלה. גרף של הלחץ ועובי הציפוי שנותר לאורך המרחק הקושי של התבנית הראה כי השחיקה של הציפוי התרחשה בעיקר ברדיוס הכניסה של התבנית.

שני ערכי השיא של הפחתת עובי הקידוד תואמים לשיאי הלחץ. על ידי פיתוח המודלים החזויים בבת אחת והטמעתם כמודולים בפורטל ההערכה החכם, ניתן לשפר באופן משמעותי את הדיוק של סימולציות FE מסחריות ללא שימוש בתתי-שגרות מורכבות. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור כי יש לכוון מודולים שונים בהתאם לסגסוגת פח הלוח המדמה.

בנוסף לקביעת גבולות וחיזוי אורך חיי הכלי, ניתן לתפוס באמצעות טכניקה זו פוטנציאלית מאפיינים אחרים של תהליכי עיצוב, כגון התפתחות מיקרו-מבנית וחיזוי חוזק לאחר העיצוב. מכך עולה כי מומחיות של מדעים מובילים מרחבי העולם יכולה כעת להיות מקושרת יחד באמצעות תרומת עבודות בתחום עיצוב המתכת בצורת מודולים. ההשלכות של טכניקה זו משתרעות עד לתחום ה-big data.

ניתן לרכז מידע על תנאי ההיווצרות ממספר תהליכים לצורך ניתוח רלוונטי, שידריך עבודות ניסיוניות ופיתוח מודלים בעתיד.