Name: Knowledge Based Cloud FE Simulatie van Sheet Metal Forming Processes (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-12-13T12:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 5 s
Description: Verken de KBC-FE-methode voor cloud-gebaseerde eindige-elementensimulatie van plaatmetaalbewerking. Deze techniek integreert voorspellende modellen om vormbaarheid en gereedschapslevensduur nauwkeurig te voorspellen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De financiële steun van Innovate UK, Ultra-light Car Bodies (UlCab, referentie 101568) en Make it lighter, with less (LightBlank, referentie 131818) wordt met dank erkend. Het onderzoek dat tot deze resultaten heeft geleid, heeft financiering ontvangen van het Seventh Framework Program (FP7/2007-2013) van de Europese Unie in het kader van subsidieovereenkomst nr. 604240, projecttitel 'Een industrieel systeem dat het gebruik van een gepatenteerde, in het laboratorium bewezen materiaalverwerkingstechnologie mogelijk maakt voor Low Cost forming of Lightweight structures for transportation industries (LoCoLite)'. Aanzienlijke steun werd ook ontvangen van het AVIC Centre for Structural Design and Manufacture aan Imperial College London, dat wordt gefinancierd door de Aviation Industry Corporation of China (AVIC).

<ol><li>Miller, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+development+in+aluminium+alloys+for+the+automotive+industry%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+A%22%5BJournal%5D)">Recent development in aluminium alloys for the automotive industry.</a> Mater. Sci. Eng. A. 280 (1), 37-49 (2000).</li>
<li>Bolt, P. J., Lamboo, N. A. P. M., Rozier, P. J. C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasibility+of+warm+drawing+of+aluminium+products%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Process.+Tech%22%5BJournal%5D)">Feasibility of warm drawing of aluminium products.</a> J. Mater. Process. Tech. 115 (1), 118-121 (2001).</li>
<li>Li, D., Ghosh, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+temperature+and+blank+holding+force+on+biaxial+forming+behavior+of+aluminum+sheet+alloys%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Eng.+Perform%22%5BJournal%5D)">Effects of temperature and blank holding force on biaxial forming behavior of aluminum sheet alloys.</a> J. Mater. Eng. Perform. 13 (3), 348-360 (2004).</li>
<li>Toros, S., Ozturk, F., Kacar, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+warm+forming+of+aluminum-magnesium+alloys%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Process.+Tech%22%5BJournal%5D)">Review of warm forming of aluminum-magnesium alloys.</a> J. Mater. Process. Tech. 207 (1-3), 1-12 (2008).</li>
<li>Wang, L., Strangwood, M., Balint, D., Lin, J., Dean, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formability+and+failure+mechanisms+of+AA2024+under+hot+forming+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+A%22%5BJournal%5D)">Formability and failure mechanisms of AA2024 under hot forming conditions.</a> Mater. Sci. Eng. A. 528 (6), 2648-2656 (2011).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWang%2C+L+%22TTP2013+Tools+and+Technologies+for+Processing+Ultra+High+Strength+Materials%22">TTP2013 Tools and Technologies for Processing Ultra High Strength Materials</a>. , Austria, Graz. (2013).</li>
<li>El Fakir, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Numerical+study+of+the+solution+heat+treatment%2C+forming%2C+and+in-die+quenching+%28HFQ%29+process+on+AA5754%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Mach.+Tool.+Manu%22%5BJournal%5D)">Numerical study of the solution heat treatment, forming, and in-die quenching (HFQ) process on AA5754.</a> Int. J. Mach. Tool. Manu. 87 (0), 39-48 (2014).</li>
<li>Raugei, M., El Fakir, O., Wang, L., Lin, J., Morrey, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Life+cycle+assessment+of+the+potential+environmental+benefits+of+a+novel+hot+forming+process+in+automotive+manufacturing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Clean.+Prod%22%5BJournal%5D)">Life cycle assessment of the potential environmental benefits of a novel hot forming process in automotive manufacturing.</a> J. Clean. Prod. 83, 80-86 (2014).</li>
<li>Liu, J., Gao, H., Fakir, O. E., Wang, L., Lin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HFQ+forming+of+AA6082+tailor+welded+blanks%5BTitle%5D)+AND+%22MATEC+Web+of+Conferences%22%5BJournal%5D)">HFQ forming of AA6082 tailor welded blanks.</a> MATEC Web of Conferences. 21 (05006), (2015).</li>
<li>Karbasian, H., Tekkaya, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+hot+stamping%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Process.+Tech%22%5BJournal%5D)">A review on hot stamping.</a> J. Mater. Process. Tech. 210 (15), 2103-2118 (2010).</li>
<li>El Fakir, O., Wang, L., Balint, D., Dear, J. P., Lin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predicting+Effect+of+Temperature+Strain+Rate+and+Strain+Path+Changes+on+Forming+Limit+of+Lightweight+Sheet+Metal+Alloys%5BTitle%5D)+AND+%22Procedia+Eng%22%5BJournal%5D)">Predicting Effect of Temperature Strain Rate and Strain Path Changes on Forming Limit of Lightweight Sheet Metal Alloys.</a> Procedia Eng. 81 (0), 736-741 (2014).</li>
<li>Shi, Z., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aShi%2C+Z+%22the+3rd+International+Conference+on+New+Forming+Technology%22">the 3rd International Conference on New Forming Technology</a>. , Harbin, China. 100-104 (2012).</li>
<li>Electrolytic Marking [Internet]. , Ostling Etchmark. Staford. Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.etchmark.co.uk/marking-tech/electrolytic/">http://www.etchmark.co.uk/marking-tech/electrolytic/</a> (2015).</li>
<li>ARGUS - Optical Forming Analysis [Internet]. , GOM mbH. Braunschweig. Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.gom.com/metrology-systems/system-overview/argus">http://www.gom.com/metrology-systems/system-overview/argus</a> (2015).</li>
<li>ARGUS User Manual. , GOM mbH. Germany. Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.gom.com/3d-software/download.html">http://www.gom.com/3d-software/download.html</a> (2016).</li>
<li>ISO12004. Metallic materials -- Sheet and strip -- Determination of forming-limit curves. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=43621">http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=43621</a> (2008).</li>
<li>Mohamed, M. S., Foster, A. D., Lin, J., Balint, D. S., Dean, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+deformation+and+failure+features+in+hot+stamping+of+AA6082%3A+Experimentation+and+modelling%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Mach.+Tool.+Manu%22%5BJournal%5D)">Investigation of deformation and failure features in hot stamping of AA6082: Experimentation and modelling.</a> Int. J. Mach. Tool. Manu. 53 (1), 27-38 (2012).</li>
<li>Hosford, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comments+on+anisotropic+yield+criteria%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Mech.+Sci%22%5BJournal%5D)">Comments on anisotropic yield criteria.</a> Int. J. Mech. Sci. 27 (7), 423-427 (1985).</li>
<li>Marciniak, Z., Kuczyński, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Limit+strains+in+the+processes+of+stretch-forming+sheet+metal%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Mech.+Sci%22%5BJournal%5D)">Limit strains in the processes of stretch-forming sheet metal.</a> Int. J. Mech. Sci. 9 (9), 609-620 (1967).</li>
<li>Ma, G., Wang, L., Gao, H., Zhang, J., Reddyhoff, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+friction+coefficient+evolution+of+a+TiN+coated+contact+during+sliding+wear%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">The friction coefficient evolution of a TiN coated contact during sliding wear.</a> Appl. Surf. Sci. 345, 109-115 (2015).</li>
<li>Põdra, P., Andersson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulating+sliding+wear+with+finite+element+method%5BTitle%5D)+AND+%22Tribol.+Int%22%5BJournal%5D)">Simulating sliding wear with finite element method.</a> Tribol. Int. 32 (2), 71-81 (1999).</li>
<li>Archard, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contact+and+Rubbing+of+Flat+Surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Contact and Rubbing of Flat Surfaces.</a> J. Appl. Phys. 24 (8), 981-988 (1953).</li>
<li>Liu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+the+interfacial+heat+transfer+coefficient+in+the+hot+stamping+of+AA7075%5BTitle%5D)+AND+%22MATEC+Web+of+Conferences%22%5BJournal%5D)">Determination of the interfacial heat transfer coefficient in the hot stamping of AA7075.</a> MATEC Web of Conferences. 21 (05003), (2015).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De KBC-FE simulatie techniek maakt geavanceerde simulaties uit te voeren buiten het terrein met behulp van speciale modules. Het kan functionele modules op een cloudomgeving die knooppunten verbinden van verschillende specialisaties werking, zodat processimulaties worden zo nauwkeurig mogelijk uitgevoerd. De kritische aspecten in de KBC-FE simulatie kan onafhankelijkheid van de FE codes, efficiëntie van de berekening, en de nauwkeurigheid van de functionele modules omvatten. De realisatie van elke geavanceerde functie in een module zal maken van de ontwikkeling van een nieuw model en / of een nieuwe experimentele techniek. Zo wordt de vorming limit module ontwikkeld op basis van de nieuwe unified vormende grens predictiemodel 11, en de wrijving standtijd voorspelling module nog ontwikkeld door de uitvoering van de interactieve wrijvingsmodel 20. De KBC-FE simulatie techniek biedt ook de functie van selectieve berekening, dat wil zeggen, alleen de elementen die aan de selectiecriteria worden geselecteerd voor verdere evaluatie in de afzonderlijke modules. Bijvoorbeeld, de standtijd voorspellingsmodule automatisch de elementen waarvoor de harde bekleding neigt verdeling volgens de rangschikking van de slijtagesnelheid van alle elementen in de 1e vormcyclus, waardoor gewoonlijk minder dan 1% van de elementen worden geselecteerd voor verdere standtijd evaluaties onder multi-cyclus beladingen. In het huidige onderzoek, kan de standtijd voorspelling na 300 cycli vormen binnen 5 minuten worden voltooid. Door het uitvoeren van de relevante tests en dienovereenkomstig kalibreren, kunnen de vormende grens model worden toegepast vormproces simulaties derhalve de optimale parameters bepalen voor het vervaardigen van een component uit dergelijke legeringen met succes en zonder gevallen van insnoering. Het vormen grens predictiemodel werd ontwikkeld als een wolk module die onafhankelijk van de FE software wordt gebruikt was, en kan worden toegepast op elk FE software om de vormbaarheid van een materiaal gedurende beoordelenvormen, zonder ingewikkelde subroutines 17. Door het importeren van de relevante gegevens in het model, kunnen berekeningen worden uitgevoerd om te bepalen of het falen zou optreden, in de regio&#39;s van het onderdeel dat de gebruiker kan aangeven, besparen op computationele resources. Er moet echter worden opgemerkt dat de kracht-rek krommen worden ingevoerd in de FE software via een eenvoudige opzoektabel, kan het moeilijk zijn om de materiaaleigenschappen bij verschillende temperaturen en vervormingssnelheden volledig weer te geven tijdens de simulatie. In de standtijd voorspelling module, kan de wrijvingskracht gedrag tijdens het vormen worden voorspeld door het importeren van de vereiste vervorming geschiedenis gegevens in de gecontroleerde wrijving module 20, en vervolgens het importeren van de discrete datapunten berekend door de cloud-module voor elk element terug in de FE-software. Dit zorgt ervoor dat de geavanceerde wrijving module kan worden gebruikt door alle FE codes, ongeacht hun vermogen om user-subroutines nemen. Daarnaast is de module kan worden uitgevoerd parallel aan verdere verlaging van de rekentijd. De interactieve wrijving / slijtage model ging de afwezigheid van slijtagedeeltjes tijdens de initiële glijden, met als gevolg, zou het redelijk zijn om een constante beginwaarde van wrijvingscoëfficiënt 0,17 20 verwacht. Hoewel dit model bleek de ontwikkeling van wrijving spreiding de wrijvingsgedrag tijdens een vormingsproces is zeer gecompliceerd, en het is moeilijk om de complexe wrijvingsgedrag van de wolk module volledig te integreren in de FE simulatie. Als een technologie van de toekomst, zal de KBC-FE simulatie vertrouwen op de ontwikkeling van specifieke en robuuste internet gebaseerde FE simulatie software pakketten, die een zeer winstgevend, maar totaal verschillende business model zou moeten worden vastgesteld door de softwareontwikkelaars. Bovendien, toegewijd intern netwerk moet binnen de samenwerkende partijen worden gebouwd om gegevensbeveiliging en de controle betrouwbaarheid van het industriële systeem. </p&gt;

Finite Element (FE) simulaties zijn uitgegroeid tot een krachtig hulpmiddel voor het optimaliseren van procesparameters in de metaalvormingsindustrie. De betrouwbaarheid van FE simulatieresultaten is afhankelijk van de nauwkeurigheid van de materiaaldefinitie, ingevoerd in de vorm van vloeispanningsgegevens of constitutieve vergelijkingen, en de toewijzing van de randvoorwaarden, zoals de wrijvingscoëfficiënt en de warmteoverdrachtscoëfficiënt. In de afgelopen jaren zijn geavanceerde FE simulaties ontwikkeld via de implementatie van gebruikersgedefinieerde subroutines, die de capaciteit van FE software aanzienlijk hebben verbreid. 
Het gebruik van dergelijke geavanceerde FE simulaties in het ontwerp van walsprocessen voor structurele componenten is onderzocht door zowel de luchtvaart- als de automobielindustrie, met de bedoeling lichtgewicht structuren te produceren die de bedrijfskosten en CO2-emissies verminderen. Er is bijzondere aandacht besteed aan het vervangen van stalen componenten door materialen met een lagere dichtheid, zoals aluminiumlegeringen en magnesiumlegeringen. Deze legeringen, vooral de sterkere varianten, bieden echter beperkte vervormbaarheid bij kamertemperatuur en daarom kunnen complex gevormde componenten niet worden vervaardigd met behulp van het conventionele koude stempelen. Daarom zijn de afgelopen decennia geavanceerde hoge temperatuur walstechnologieën ontwikkeld, zoals warm aluminium walsen 1-4, heet stempelen van aluminiumlegeringen 5-9 en heet stempelen van hoogsterkte staalsoorten 10, om complex gevormde componenten te kunnen vormen. Over het algemeen omvatten hoge temperatuur walsprocessen aanzienlijke temperatuurvariaties, vervormingssnelheid en veranderingen in belastingstrajecten 11, die bijvoorbeeld onvermijdelijk viscoplastische en belastingshistorie afhankelijke reacties van de werkstukmaterialen zouden veroorzaken. Dit zijn intrinsieke kenmerken van hoge temperatuur walsprocessen en kunnen moeilijk worden weergegeven met behulp van conventionele FE simulatietechnieken. Een andere wenselijke eigenschap zou de mogelijkheid zijn om de gereedschapslevensduur over meerdere walscycli in dergelijke processen te voorspellen, omdat ze lage wrijvingseigenschappen vereisen die worden bereikt door coatings die met elke walsbewerking verslijten. Het representeren van al deze kenmerken via de implementatie van gebruikersgedefinieerde subroutines zou computationeel zeer duur zijn. Bovendien zou de ontwikkeling en implementatie van meerdere subroutines overmatige multidisciplinaire kennis vereisen van een ingenieur die de simulaties uitvoert.
In het huidige werk wordt een nieuwe Knowledge Based Cloud FE (KBC-FE) simulatietechniek voorgesteld, gebaseerd op de toepassing van modules in een cloud computing omgeving, die een efficiënte en effectieve methode voor het modelleren van geavanceerde walseigenschappen in combinatie met conventionele FE simulaties mogelijk maakt. In deze techniek worden gegevens van de FE software verwerkt in elke cloudmodule en vervolgens opnieuw geïmporteerd in de FE software in het relevante consistente formaat, voor verdere verwerking en analyse. De ontwikkeling van deze modules en hun implementatie in de KBC-FE worden gedetailleerd beschreven.

<table><tbody><tr><td>AA6082-T6</td><td>AMAG</td><td></td><td>Materiaal</td></tr><tr><td>AA5754-H111</td><td>AMAG</td><td></td><td>Materiaal</td></tr><tr><td>1,000 kN high-speed press</td><td>ESH</td><td></td><td>Vormende pers</td></tr><tr><td>ARGUS</td><td>GOM</td><td></td><td>Optische vormanalyse</td></tr><tr><td>PAM-STAMP 2015</td><td>ESI</td><td></td><td>FE-simulatiesoftware</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>MathWorks</td><td></td><td>Numerieke berekeningssoftware</td></tr><tr><td>Gleeble 3800</td><td>DSI</td><td></td><td>Uniaxiale trektest</td></tr><tr><td>High Temperature Tribometer (THT)</td><td>Anton Paar</td><td></td><td>Wrijvingseigenschapstest</td></tr><tr><td>NewViewTM 7100</td><td>ZYGO</td><td></td><td>Oppervlakteprofielmeter</td></tr><tr><td>Magnetron sputtering equipment</td><td></td><td></td><td>Laagdepositie</td></tr><tr><td>Microhardness tester</td><td>Wolpert Wilson Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nano-hardness indenter&nbsp;</td><td>MTS</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

knowledge based cloud fe simulatie van sheet metal forming processes

Knowledge Based Cloud FE Simulation of Sheet Metal Forming Processes

Het gebruik van Finite Element (FE) simulatiesoftware om adequaat het resultaat van plaatmetaal vormgevingsprocessen te voorspellen, is cruciaal voor het verbeteren van de efficiëntie en het verlagen van de ontwikkelingstijd van dergelijke processen, terwijl de kosten die gemoeid zijn met trial-and-error prototyping worden verminderd. Recente focus op de vervanging van stalen componenten door aluminiumlegering alternatieven in de automobiel- en luchtvaartsectoren heeft de behoefte verhoogd om het vormgedrag van dergelijke legeringen voor steeds complexere componentengeometrieën te simuleren. Deze legeringen, en in het bijzonder hun hoogsterkte varianten, vertonen echter beperkte vormbaarheid bij kamertemperatuur, en hoge temperatuur productietechnologieën zijn ontwikkeld om ze te vormen. Bijgevolg zijn geavanceerde constitutieve modellen vereist om de geassocieerde temperatuur- en stamsnelheidseffecten te reflecteren. Het simuleren van dergelijk gedrag is computationeel zeer duur met conventionele FE simulatietechnieken.
Dit artikel presenteert een nieuwe Knowledge Based Cloud FE (KBC-FE) simulatietechniek die geavanceerde materiaal- en wrijvingsmodellen combineert met conventionele FE simulaties op een efficiënte manier, waardoor de capaciteit van commerciële simulatiesoftwarepakketten wordt verbeterd. De toepassing van deze methoden wordt gedemonstreerd door middel van twee voorbeeldcase studies, namelijk: de voorspelling van de vormlimiet van een materiaal onder hete stempelvoorwaarden, en de voorspelling van de gereedschapslevensduur onder meercyclusbelastingscondities.

KBC-FE Simulatie voor insnoering Prediction In een hot stamping proces, zal het gebruik van een geoptimaliseerde vorm lege niet alleen bespaart materiaalkosten maar ook helpen om de aanwezigheid van defecten, zoals insnoering, barsten en rimpels te verminderen. De aanvankelijke uitgangsmateriaalvorm beïnvloedt de materiaalstroom aanzienlijk bij het vormen, en dus een verstandige ontwerp van de Uitgangsmateriaalvorm is cruciaal voor het succes van de hot stamping en de kwaliteit van de eindproducten. Om de inspanningen van de trial-and-error experimenten om de optimale lege geometrie bepalen verminderen, werd KBC-FE simulatie zich bewezen als een zeer efficiënte en effectieve methode voor het minimaliseren van de gebieden met insnoering zijn. Met behulp van deze techniek, elke simulatie duurt ongeveer 2 uur, terwijl de parallelle cloud module berekening voor insnoering voorspelling binnen 4 uur is voltooid. Figuur 4 toont de evolutie van de lege vorm die in de hete stempelen, een voorbeeld van deur- automotive binnencomponent. De eerste lege vorm van een conventioneel koude stempelen proces goedgekeurd, werd voor het eerst gebruikt in de KBC-FE simulatie. Experimentele resultaten in Figuur 4 (a) blijkt dat grote falen (scheuren of insnoering) gebieden zichtbaar na de hot stamping. Na één iteratie van de lege vormoptimalisatie kan worden gezien in figuur 4 (b) een nagenoeg volledig succesvol paneel is gevormd met minder insnoering, vergeleken met de aanvankelijke Uitgangsmateriaalvorm. Te zien is dat er nog een indicatie van insnoering in de zakken in de rechter en linker hoeken van het paneel. Na verdere optimalisatie in figuur 4 (c), werd de geoptimaliseerde Uitgangsmateriaalvorm uiteindelijk verkregen zonder zichtbare insnoering op het paneel. De geoptimaliseerde lege vorm bepaald door de KBC-FE simulatie werd experimenteel geverifieerd door middel van hot stampingproeven uitgevoerd op een volledig geautomatiseerde productielijn aangeboden door een productiesysteem fabrikant. KBC-FE Simulatie voor Tool Life Prediction Conventionele FE simulaties van het vormen van metaal processen worden uitgevoerd voor een enkele cyclus. In een productieomgeving, verschillende vormen worden doorlopen op een bepaald gereedschap, indien blijkt dat een toename van het aantal vormcycli resulteert in een verhoogde variatie tussen de gevormde componenten. Deze variatie in multicyclische gereedschap lading is het gevolg van veranderende oppervlak topografie. Bijvoorbeeld, de multi-cyclus geladen vormwerktuigen met functionele bekledingen leiden tot een laagdikte reductie door slijtage. Bovendien zal de verdeling van de coating ook worden beïnvloed door het vormen van parameters, zoals de belasting / druk vormende snelheid, etc. De KBC-FE techniek maakt hetsimulatie van bewerking van processen onder multicyclische belastingsomstandigheden, die essentieel is voor de in gebruik levensduurvoorspelling vormen gereedschappen met geavanceerde functionele deklagen. Om de effecten van blanco vasthoudkracht op de standtijd, blanco vasthoudkracht waarden van 5, 20 en 50 kN onderzoeken werden onderzocht op een constante snelheid van het vormen van 250 mm / s. Figuur 5 toont de resterende gereedschap laagdikte verdeling met verschillende blanco houdkracht na 300 vormen cycli. Het blijkt duidelijk dat de resterende laagdikte afneemt met een toename in de blanco houdkracht. Figuur 6 toont de druk en de resterende laagdikte verdeling met blanco houdkracht van 5, 20 en 50 kN respectievelijk langs de kromlijnige afstand van de matrijs na 300 vormcycli. Aangezien de AB-gebied representeert de matrijs entrance gebied tijdens het buigproces U-vorm, de druk en de relatieve afstand slijtage in dit gebied waren veel hoger dan andere gebieden van de matrijs. Bijgevolg is de slijtage van de bekleding hoofdzakelijk plaats in dit gebied. Er zijn twee piekwaarden van bekledingsdikte reductie bij 20 kN en 50 kN die overeenkomen met de twee pieken onder druk. Intussen is de resterende laagdikte afneemt met de toename van blanco houdkracht. De laagste resterende laagdikte met blanco houdkracht van 5, 20 en 50 kN, waren 0,905, 0,570 en 0,403 micron, respectievelijk, wanneer de oorspronkelijke bekledingsdikte 2,1 urn. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/53957/53957fig1.jpg" /> Figuur 1: Vergelijking tussen experimentele en voorspelde vormen grens stammen bij verschillende temperaturen. Het vormen grens stammen toenemen naarmate de temperatuur stijgt, met een constante snelheid van 250 mm/ s, of gelijkwaardig, een reksnelheid van 6,26 s -1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53957/53957fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/53957/53957fig2.jpg" /> Figuur 2: Schematische grafiek voor kennis gebaseerde cloud FE simulatie van een plaatwerk vormingsproces. Commerciële FE simulatiesoftware, wordt gebruikt om de simulatie en exporteert de voor de afzonderlijke modules resultaten. De modules, bijvoorbeeld, vervormbaarheid, warmte-overdracht, post-vormende kracht (microstructuur), standtijd voorspelling, gereedschap ontwerp, etc., werken gelijktijdig en onafhankelijk van elkaar in de cloud, vandaar waardoor de integratie van geavanceerde kennis uit meerdere bronnen in FE simulaties . <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53957/53957fig2large.jpg" target="_blank">Gelieve cl</a>ick hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken. <img alt="figuur 3" src="/files/ftp_upload/53957/53957fig3.jpg" /> Figuur 3: Geometrie van het werkstuk en gereedschappen voor de U-vorm buigen simulatie. Het gereedschap, dat wil zeggen, stempel, plooihouder en sterven, worden gemodelleerd met behulp van stijve elementen. Shell elementen worden gebruikt voor het werkstuk (blanco) elementen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53957/53957fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="figuur 4" src="/files/ftp_upload/53957/53957fig4.jpg" /> Figuur 4: Evolutie van de lege vorm voor het hete stempelen van een deur binnenste paneel (weergegeven in FE simulatie). Links: De cijfers in groene kaders vertegenwoordigen lege vormen bij elke optimalisatie fase, en degenen die in het roodframes komen overeen met de lege vorm voor de optimalisatie. Rechts: Insnoering voorspelling resultaten in elk optimalisatie fase. (A) De eerste resultaten met grote falen (scheuren / insnoering weergegeven in rode kleur), (b) Gereduceerde storing met enige insnoering na de eerste fase van optimalisering, (c) Final geoptimaliseerd uitgangsmateriaalvorm zonder zichtbare insnoering. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53957/53957fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="figuur 5" src="/files/ftp_upload/53957/53957fig5.jpg" /> Figuur 5: de resterende laagdikte verdeling (weergegeven FE simulatie) met blanco houdkracht van: (a) 5 kN, (b) 20 kN, en (c) 50 kN, na 300 vormcycli een constante stempelen snelheid van 250 mm / s. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53957/53957fig5large.jpg" target="_blank">alsjeblieft</a>klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken. <img alt="figuur 6" src="/files/ftp_upload/53957/53957fig6.jpg" /> Figuur 6: Voorspelling van contactdruk en de resterende laagdikte met blanco houdkracht van: (a) 5 kN, (b) 20 kN, en (c) 50 kN, langs de kromlijnige afstand van de matrijs op een constante stempelen snelheid van 250 mm / s. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53957/53957fig6large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

Het volgende artikel presenteert een nieuwe FE-simulatietechniek (KBC-FE), die de computationele kosten verlaagt door simulaties uit te voeren in een cloud computing-omgeving, door middel van de toepassing van individuele modules. Bovendien vestigt het een naadloze samenwerkingsnetwerk tussen wereldwijd toonaangevende wetenschappers, waardoor de integratie van baanbrekende kennismodules in FE-simulaties mogelijk wordt.

Knowledge Based Cloud FE Simulatie van Sheet Metal Forming Processes

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the ...

Het algemene doel van de Knowledge Based Cloud FE Simulation Method is om specialismen uit verschillende vakgebieden te combineren in één portaal om de capaciteit en nauwkeurigheid van simulaties van vormprocessen te verbeteren, zonder de gebruiksmoeilijkheid significant te verhogen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in het vakgebied van plaatmetaalvormen, zoals het instellen van de parameters om componenten succesvol te vormen en het voorspellen van de levensduur van vormgereedschappen. Een belangrijk voordeel van deze methodologie is dat het mogelijk maakt om geavanceerde voorspellende modellen te gebruiken met elke FE-simulatiesoftware, zonder dat er wijzigingen aan de modellen zelf vereist zijn.Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode er met zeer weinig moeite mee kunnen werken dankzij de gebruiksvriendelijke interface. De visuele demonstratie zal laten zien hoe eenvoudig het is om geavanceerde predictieve modellen te integreren in conventionele FE-simulaties. Deze sectie beschrijft hoe KBC-FE-berekeningen kunnen worden gebruikt om de vormbaarheid in een warmstempelproces te voorspellen.Start een nieuw project in de FE-simulatiesoftware. Selecteer bij het opslaan van het project 'stamp hot forming' als proces en 'PAM-AutoStamp' als solver-type. Importeer vervolgens de matrijs van het binnendeel van de deur door eerst op 'import tools CAD' te klikken, naam het geïmporteerde object als 'die', schakel de hot forming-strategie in om de tools te mazen, en importeer en transfer vervolgens het IGS-geometriebestand van het binnendeel van de deur naar de grafische interface.Herhaal nu het proces om de pons en de blaanhouder te importeren. Klik vervolgens onder het tabblad instellingen op blaan. Klik daarna in de blaan-editor op blaan toevoegen.Stel het nieuwe object in als blank, en selecteer als type surface blank. Kies nu outline voor het definitietype en importeer de vorm van de blank door te klikken op import from CAD file. Definieer onder mesh options de verfijning als imposed level en selecteer level one.Zet vervolgens het automatische maasnetwerk uit en stel de maasgrootte in op vier millimeter. Ga verder met het definiëren van de materiaaleigenschappen in de editor van het blanco onderdeel. Klik onder het tabblad materiaal op het laden van een materiaal en selecteer het AA-6082 materiaal.Stel de rolrichting in op X is één. Stel de dikte van het plaatwerk in op 2 mm en de begintemperatuur van het plaatwerk op 490 °C. Ga vervolgens naar het tabblad set-up, klik op proces en selecteer het plus-icoon om een nieuwe macro te laden.Navigeer vervolgens naar de map voor het warmvormstempelen en selecteer het HF-validatiebestand voor dubbele werking GPA. Activeer in het dialoogvenster voor aanpassing de objecten voor het plaatmateriaal, de matrijs, de pons en de plaathouder. Activeer onder het tabblad fasen de opties voor zwaartekracht, vasthouden, stempelen en harden.Stel nu alle parameters in de attributen van het object onder het tabblad 'set-up' zo in dat ze overeenkomen met de werkelijke experimentele opstelling. Stel de warmteoverdrachtscoëfficiënten in als functie van de spleet en de contactdruk. Klik vervolgens op het vinkicoon om de opstelling op fouten te controleren, en indien er geen fouten zijn, klik op het berekeningsicoon om de simulatie op de hostcomputer te starten.Nadat de resultaten zijn geobserveerd, voert u een script uit om de waarden voor de hoofdrekkingsspanning (major strain), nevenrekspanning (minor strain) en temperatuurcontouren voor alle elementen uit alle simulatiestanden te exporteren als ascii-bestanden, en sla deze bestanden vervolgens op. Door de gegevens op deze manier te benutten, wordt er geen informatie over de geometrie van het onderdeel overgedragen naar het online portaal, waardoor vertrouwelijke informatie wordt beschermd. Ga nu naar smart forming, het nieuw aangemaakte portaal voor KBC-FE-simulaties, en log in op uw eigen gebruikersprofiel.Selecteer de module voor de voorspelling van de vormingslimiet en exporteer de resultatenbestanden van de simulatie naar de cloudcomputer. Voer vervolgens het aantal toestanden in de simulatie in, voer de details en parameters van de simulatie handmatig in en start de berekening. Nadat de berekening is voltooid, downloadt u de resultaten van de cloudcomputer voor visualisatie in uw FE-simulatie.Laad vervolgens de eindtoestand van de FE-simulatiegegevens en klik onder het tabblad contouren op geïmporteerd en daarna op scalaire waarden. Selecteer ascii om de resultaten van de voorspelling van de vormgrenzen weer te geven. Deze sectie beschrijft hoe KBC-FE computing kan worden gebruikt om de levensduur van gereedschappen te voorspellen met behulp van een alternatief vormproces.Maak een nieuw simulatieproject aan en geef dit een naam in de FE-simulatiesoftware. Selecteer bij het opslaan van het project het proces als standaardstansen en het solver-type als PAM AutoStamp. Importeer vervolgens de matrijshierarchie door te klikken op de import tools CAD.Importeer vervolgens het IGS-geometriebestand van de u-vormige matrijs en voeg dit toe aan de grafische interface. Selecteer de validatiestrategie voor het genereren van het mesh van de gereedschappen en stel de mesh-grootte in op 2 mm, met een maximale hoek van 5. Geef het geïmporteerde object de naam die.Importeer op dezelfde manier de pons en de blankshouder. Klik nu onder set-up op blank en voeg in de blank-editor een blank toe. Stel het nieuwe object in als blank en selecteer vervolgens het type als surface blank.Kies vervolgens vier punten voor het definitietype en stel de afmetingen van het werkstuk in op 120 bij 80 vierkante millimeter. Zorg ervoor dat het automatische maasnetwerk is uitgeschakeld en stel de maaswijdte in op 1,5 millimeter. Definieer nu de materiaaleigenschappen in de werkstukeditor.Klik onder het tabblad material op load a material en selecteer AA 5754 H111 als materiaaleigenschappen. Stel vervolgens de dikte van het blank op 1.5 mm met een begintemperatuur van 20 °C. Ga verder door onder het tabblad set-up op process te klikken en selecteer het plus-icoon om een nieuwe macro te laden.Navigeer naar de map 'stamp feasibility' en selecteer het bestand 'stamping only double action dot GPA'. Activeer in het dialoogvenster 'customize' de blank, de matrijs, de pons en de blankhouder. Activeer onder 'stages' de optie 'stamping'.Stel nu alle parameters in de simulatie zo in dat ze overeenkomen met de werkelijke experimentele opstelling. Klik vervolgens op 'check' in de opstelling om te controleren of er geen fouten zijn gemaakt. Klik nu op het computatie-icoon en start de berekening voor een 11-toestands u-vormige buigingssimulatie op de hostcomputer.Wanneer de simulatie is voltooid, voert u een script uit om ascii-bestanden van de coördinaatgegevens en de contactdrukgegevens voor de matrijs te exporteren. Selecteer vervolgens in het smart forming-portaal de module voor voorspelling van de gereedschapsslijtage, voer handmatig de simulatiedetails en het aantal toestanden in de simulatie in, en exporteer de bestanden met de simulatieresultaten naar de cloudcomputer. Start daarna de berekening.Zodra de berekening is voltooid, downloadt u de resultaten en bekijkt u de uiteindelijke status in de FE-simulatiesoftware. Ga hiervoor naar het tabblad contours, klik op imported en vervolgens op scalar values. Selecteer daarna ascii om de resultaten van de voorspelling van de gereedschapsslijtage weer te geven.De initiële blanco vorm, overgenomen uit een conventioneel koudstempelproces, werd gebruikt in de KBC-FE simulatie. Experimentele resultaten met deze vorm vertoonden grote faalgebieden die zichtbaar waren na het warmstempelen. Na één iteratie van optimalisatie van de blanco vorm werd een vrijwel volledig geslaagd paneel gevormd met aanzienlijk minder insnoering.Er is te zien dat er nog steeds sprake is van insnoering bij de pockets in de rechter- en linkerbovenhoeken van het paneel. Na verdere optimalisatie werd een blanco vorm verkregen zonder zichtbare insnoering op het paneel. De geoptimaliseerde blanco vorm werd geverifieerd door middel van warmstempelproeven die werden uitgevoerd op een volledig geautomatiseerde productielijn.Om de effecten van de blanco-klemkracht op de levensduur van de gereedschappen te onderzoeken, werden drie verschillende blanco-klemkrachten bestudeerd. Bij een constante vormsnelheid van 250 millimeters per seconde, over meer dan 300 vormcycli, nam de resterende coatingdikte af naarmate de blanco-klemkracht toenam. Het grafisch weergeven van de druk en de resterende coatingdikte langs de curviliniere afstand van de matrijs toonde aan dat de slijtage van de coating voornamelijk optrad bij de invoerstraal van de matrijs.De twee piekwaarden van de reductie van de coderingsdikte komen overeen met de drukpieken. Door voorspellende modellen gelijktijdig te ontwikkelen en deze als modules te implementeren op het smart forming-portaal, kan de nauwkeurigheid van commerciële FE-simulaties onmetelijk worden verbeterd zonder het gebruik van ingewikkelde subroutines. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat verschillende modules gekalibreerd moeten worden op basis van de gesimuleerde plaatmetaallegering.Naast het bepalen van de vormgrenzen en de voorspelling van de gereedschapsslijtage kunnen met deze techniek mogelijk ook andere kenmerken van vormprocessen worden vastgelegd, zoals de microstructurele evolutie en de voorspelling van de sterkte na het vormen. Dit houdt in dat specialisaties van vooraanstaande wetenschappers van over de hele wereld nu aan elkaar kunnen worden gekoppeld door hun werk op het gebied van metaalvormen in de vorm van modules bij te dragen. De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot big data.Informatie over vormingscondities uit talrijke processen kan worden samengebracht voor relevante analyse om toekomstig experimenteel werk en modelontwikkelingen te sturen.

knowledge-based-cloud-fe-simulation-of-sheet-metal-forming-processes

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Een indirecte additive manufacturing combineren van een 3D printen van polymeren met een centrifugaal gieten wordt beschreven voor het vervaardigen van 3D octet truss metalen (Al en Cu legering) met een eenheidscel lengte van 5 mm met een wanddikte van 0,5 mm.

Indirecte Fabrication van Lattice Metals met slijpplaatjes behulp Centrifugal Casting

Experimentele methoden voor het onderzoeken van koelprocessen in de vaste staat en het karakteriseren van elastocalorische materiaaleigenschappen van Shape Memory Alloys (SMA) worden gepresenteerd. Er is een op maat gebouwde testopstelling ontworpen voor het controleren en uitgebreid bewaken van elastocalorische koelprocessen. Bovendien biedt het een validatieplatform voor thermomechanisch gekoppelde modelleringsbenaderingen.

Experimentele methoden voor Onderzoek van Shape geheugen gebaseerd Elastocaloric Cooling Processen en Model Validation

Een experimentele protocol voor het geïnstrumenteerde warme roterende het vormen van gegoten aluminium legeringen gebruik van een op maat gemaakte industrieel geschaalde apparaat wordt gepresenteerd. Experimentele overwegingen zoals thermische en mechanische effecten worden besproken, evenals gelijkenis met grootschalige verwerking van autowielen.

Experimentele procedure voor Warm Spinning van gegoten aluminium onderdelen

Dit protocol stelt een nieuw biaxiaal testsysteem gebruikt op een weerstandsverwarming uniaxiale trekproef machine om de vormingsgrens diagram (FLD) van plaatmateriaal onder hot stamping omstandigheden te bepalen.

A Novel Biaxial testapparatuur voor de bepaling van vormingsgrens onder stampen Voorwaarden

In dit werk, verschillende aspecten in verband met het structureel ontwerpproces van een full-carbon fiber-reinforced plastic zonne-voertuig zijn gedetailleerd, gericht op het monocoque chassis, de bladveren, en het voertuig als geheel tijdens een crash test.

Structurele ontwerp en de productie van een Cruiser klasse zonne-voertuig

Dit werk presenteert een driedimensionaal virtueel simulatie-experiment voor materiaalvervorming en -falen dat gevisualiseerde experimentele processen biedt. Door middel van een reeks experimenten kunnen gebruikers vertrouwd raken met de apparatuur en de bewerkingen leren in een meeslepende en interactieve leeromgeving.

Een virtueel simulatie-experiment van mechanica: materiaalvervorming en falen op basis van scanning elektronenmicroscopie

Dit protocol beschrijft de studie van de quasi-statische compressieprestaties van gegolfde taps toelopende buizen met behulp van eindige-elementensimulaties. De invloed van de diktegradiënt op de compressieprestaties werd onderzocht. De resultaten tonen aan dat een goed ontwerp van de diktegradiënt de vervormingsmodus kan veranderen en de energieabsorptieprestaties van de buizen aanzienlijk kan verbeteren.

Eindige-elementenmodellering voor de simulatie van de quasi-statische compressie van gegolfde taps toelopende buizen

Dit artikel behandelt het probleem van de temperatuurstijging van de hoofdeenheid van de ring door een vereenvoudigd model op te stellen en een vergelijkende analyse uit te voeren in twee modules voor het oplossen van temperatuurvelden.

Vergelijkende studie van de simulatie van de temperatuurstijging in de hoofdeenheid van de ring

Dit protocol schetst een algemene workflow voor het bouwen van een kunstmatig neuraal netwerk voor lassimulatie met behulp van datasets die automatisch worden gegenereerd via Python-scripts met macrofuncties. De workflow wordt gevalideerd aan de hand van een benchmarkcase met single-pass lassen in rechte lijn. De voorspellende nauwkeurigheid van het surrogaatmodel vertoont een sterke overeenkomst met eindige-elementensimulaties.

Ontwikkeling van surrogaatmodellen voor digitale experimenten in lassen

Deze studie combineert numerieke analysesoftware met responsoppervlaktemethodologie (RSM) om systematisch de optimalisatieontwerpmethode voor wrijvingsplaten van hydroviskeuze koppelingen te onderzoeken.

Parametrische optimalisatie ontwerpmethode voor frictieplaten van hydroviskeuze koppelingen

Hier presenteren we een protocol voor de simulatie en monitoring van een geschaald semi-geautomatiseerd assemblageproces, door de samenwerking van een collaboratieve robot en verificatie via een computervisiesysteem voor kwaliteitscontrole.

Simulatie van een geschaald assemblageproces met samenwerking van een robotarm en monitoring via een vision-systeem voor kwaliteitscontrole

Verken de KBC-FE-methode voor cloud-gebaseerde eindige-elementensimulatie van plaatmetaalbewerking. Deze techniek integreert voorspellende modellen om vormbaarheid en gereedschapslevensduur nauwkeurig te voorspellen.

Knowledge Based Cloud FE Simulatie van Sheet Metal Forming Processes

Meer video's verkennen