Numericke simulacije procesa. Ulazni podaci za FE simulaciju


Numericka simulacija procesa

1. UVOD
"Primena numeričkih simulacija je dobro proveren i ekstremno koristan alat za predviđanje problema u industrijskoj proizvodnji i smanjenje vremena i troškova u razvoju novih proizvoda."

2. KONCEPT METODE KONAČNIH ELEMENATA
"Teoretske osnove metoda konačnih elemenata su postavljene pedestih godina, ali u praktičnu primenu ulazi sa intenzivnijom primenom računara. Nastao je iz potrebe za izračunavanjem napona i deformacija, a sa razvojem samog metoda povećavao se i broj veličina koje se mogu izračunati u okviru statičke, dinamičke, termičke, elektromagnetne analize."
2.1 Identifikacija problema
2.2 Diskretizacija
2.3 Vrste FE elemenata
2.4 Faze FE analize

3. FEM MODELIRANJE PROCESA
"U FE analizi proizvodnih procesa, sam proces se mora posmatrati kao sistem međusobno povezanih relevantnih parametara, kao što je to prikazanao na slici 6. Ključni tehnički problemi koji se moraju razmatrati u analizi procesa se odnose na:"
3.1 Osobine i ponašanje materijala
3.2 Geometrija
3.3 Generisanje FE mreže i remeshing
3.4 Uslovi u međukontaktu (trenje i transfer toplote)
3.5 Karakteristike FE softvera (pouzdanost i vreme proračuna)

4. APLIKACIJE FEM U SIMULACIJI PROCESA
"U daljem će biti ukratko izloženi rezultati simulacija različitih tehnoloških proseca, koji se primenjuju u izradi komponenata proizvoda ili gotovih proizvoda, realizovani na Mašinskom fakultetu u Kragujevcu u okviru CeVIP - Centra za virtuelnu proizvodnju, primenom komercijalnih softvera CAMPform 2D, MSC.SuperForge, MSC.SuperForm, FORGE 2D i FORGE 3D (u saradnji sa DIMEG, Univerzitet u Padovi, Italija)..."
4.1 Numeričke simulacije procesa kovanja
4.2 Numeričke simulacije procesa istiskivanja
4.3 Numeričke simulacije oblikovanja cevi

Ulazni podatci za FE simulaciju

Krive tecenja

1. METODE ODREĐIVANJA KRIVIH TEČENJA
"Za određivanje krivih tečenja primenjuje se više eksperimentalno-analitičkih metoda, kao što su testovi na: zatezanje, uvijanje, pritiskivanje (slobodno sabijanje prstena, slobodno  sabijanje cilindričnih pripremaka, sabijanje u uslovima ravanskog deformacionog stanja, sabijanje konusnim alatima...), i specijalni postupci (Devedžić 1980, Šljivić 1998, Douglas 1975, Rao 1982 )..."

2. UTICAJ BRZINE DEFORMACIJE I TEMPERATURE NA NAPON TEČENJA
"Poznato je da sa porastom brzine deformacije raste deformacioni otpor u materijalu, odnosno stvarni napon tečenja, pri čemu ovaj porast zavisi od visine temperature. Naime, u oblastima visokih temperatura, karakterističnih za procese tople obrade deformisanjem, ovaj uticaj je značajno izražen, dok u obradama u hladnom stanju taj uticaj je  zanemarljiv..."

3. ANALITIČKE APROKSIMACIJE KRIVIH TEČENJA

"Generalno, napon tečenja u materijalu se može izraziti kao

σ = f ( ε , ε&, T, A) (4)
gde konstanta A odražava uticaj hemijskog sastava, strukture, veličine zrna u materijalu, atmosferskog pritiska itd., i definiše nivo napona tečenja u materijalu, a nikako oblik krive tečenja. U procesima obrade, ovi uticajni činioci su jasno definisani i oni se mogu zanemariti pri proučavanju i definisanju uticajnih faktora na napon tečenja u određenom materijalu..."

Kontaktno trenje

1. KONTAKTNO TRENJE U PROCESIMA OBRADE DEFORMISANJEM
"Kontaktno trenje između alata i radnog komada u procesima obrade deformisanjem značajno utiče na plastično tečenje materijala i predstavlja odlučujući parametar u određivanju  radnih pritisaka i deformacione sile procesa. Uticaji trenja se ogledaju u mikrostrukturnim promenama deformisanog materijala, habanju alata i povećanju potrebne  energije za deformisanje..."

2. ZAKONI I TEORIJE O TRENJU
"Za matematičko opisivanje kontaktnog trenja u procesima obrade deformisanjem koriste se tri zakona, teorije o trenju, pri čemu ove poslednje imaju više modifikacija. Generalna kategorizacija zakona i teorija o trenju je:
1. Amonton-ov (1699) i Coulomb-ov (1785) zakon
τ = μ p , 0≤μ≤0.577 (1)
2. Zakon konstantnog trenja
τ = m k , 0≤m≤1 (2)
3. Adhezione teorije, koje uzimaju u obzir realnu hrapavost kontaktnih površina..."

3. METODE ODREĐIVANJA POKAZATELJA KONTAKTNOG TRENJA
"Postoje dva načina određivanja pokazatelja kontaktnog trenja u procesima zapreminske obrade deformisanjem: direktni i indirektni, koji mogu biti kvalitativna procena trenja i  kvantitativno određivanje koeficijenta/faktora trenja..."

4. METODA SLOBODNOG SABIJANJA PRSTENA (ring test)
"Metoda slobodnog sabijanja prstena je najšire primenjivana metoda za određivanje kontaktnih uslova u procesima zapreminske obrade, pa se tretira se i kao standardna, univer-zalna metoda za određivanje koeficijenta/faktora trenja. Originalno je zamišljena kao kvalitativna metoda za upoređenje uslova podmazivanja i uticaja različitih maziva na kontaktno trenje u procesima hladnog istiskivanja, kako je to propisao Kunogi 1954-te. Kasnije su Kudo 1960-te i Male i Cocroft 1964-te, koristeći ovu metodu u svojim eksperimentalnim istraživanjima, došli do prvih kalibracionih (etalon) krivih, za određivanje vrednosti koeficijenta trenja, za primenjenu kombinaciju alat-mazivo-materijal (Tan 1998)..."