Толстолистовая штамповка

Моделирование вытяжки титанового стаканчика в QForm. Поле упругих деформацийПод толстолистовой штамповкой (англ. sheet-bulk metal forming*) мы понимаем технологические процессы, в которых очаг пластической деформации сопоставим с толщиной листа. Например, такие процессы как, формовка, гибка на малый радиус, вытяжка с утонением малых по размеру деталей. Такие процессы имеют локальный очаг деформации с существенным для моделирования изменением напряженно-деформированного состояния по толщине листа. Такой очаг деформации необходимо описывать с помощью объемных конечных элементов, а использование элементов в виде 3D оболочек приведет к существенной потери точности или невозможности запуска на расчет.

К толстолистовой штамповке мы также относим обычную листовую штамповку малых по площади деталей. Моделирование больших по площади деталей, таких как кузовные детали в программе QForm нерационально, из-за необходимости применения большого количества конечных элементов и чрезмерной длительности расчета. Но, благодаря высокой параллелизации процесса моделирования в QForm и применению специальных алгоритмов расчета 2D задач, ограничений по размеру и сложности осесимметричных деталей нет.

Преимущества

• Оценка распределения деформации по толщине листа
• Нахождение формы отчеканенных или отформованных геометрических элементов изделия
• Определение величины накопленных напряжений, образовавшихся вследствие локального формоизменения в зонах инструмента с малым радиусом, для оценки их влияния на дальнейшие эксплуатационные характеристики изделия
• Точное решение задач формовки

Моделирование вытяжки стаканчика оребрённым пуансоном в QForm. Поле пластических деформацийСравнение моделирования в QForm с экспериментом. Максимальные значения критерия Бай-Вержбицкого указывают на место разрушения

Специальные функции QForm для моделирования процессов толстолистовой штамповки

• Упруго-пластическая модель материала для точного расчета холодной деформации и прогноза пружинения
• Прогноз разрушения по известным критериям, например, Кокрофта-Латама, Колмогорова, Вержбитского и др.
• Расчет составного предварительно напряжённого инструмента
• Расчет подпружиненного инструмента с несколькими движущимися формообразующими элементами

Моделирования теста на растяжение в QForm. Поле интенсивности напряженийМоделирование вытяжки коробчатой детали в QForm. Поле пластических деформаций

Пример

Хорошим примером моделирования толстолистовой штамповки является технология вытяжки стаканчика с применением оребрённого пуансона, которая представлена на анимации ниже.
На примере приведено сравнение двух технологий штамповки с гладким и оребрённым пуансоном. Видно, что при использовании гладкого пуансона заготовка разрушается в ходе штамповки. При применении пуансона с микрорельефом, удается обеспечить более высокий коэффициент вытяжки за счет увеличения контактного взаимодействия на боковой поверхности пуансона.

*M. Mrklein, D. Grobel, M. Loffler, T. Schneider and P. Hildenbrand. Sheet-bulk metal forming – forming of functional components from sheet metals / Proceedings of ICNFT 2015, August, 6 – 9, Glasgow, UK / MATEC Web of Conferences 21 01001 (2015).- p.1-12

▲