In this paper, nonsteady state shaped drawing process has been investigated using the three-dimensional rigid-plastic finite element method. In order to analyze the shaped drawing process, a method to define straight converging die considering straight die part, die radius part and bearing part has been proposed. In addition, the modeling of initial billet and the generation procedure of mesh system have been suggested. The three-dimensional rigid-plastic finite element simulation has been performed for a square sectional drawing process and its result has been confirmed in comparison with the existing experimental one. Also, for the same process conditions, the effect of perimeter ratio in the shaped drawing process has been investigated.
In process of tube spinning far shock absorber on vehicles, the selection of feed rate and rounding radius of forming roller and revolution speed of tube and forming roller, forming gap between die and forming roller are very important factors to obtain the optimal process result. In this paper, rigid-plastic FEM and UBET analysis are applied to verify effect of each factors by forming load. We can obtain the optimal conditions to prevent defects during processing.
The explicit scheme for finite element analysis of sheet metal forming problems has been widely used for providing practical solutions since it improves the convergency problem, memory size and computational time especially for the case of complicated geometry and large element number. The explicit schemes in general use are based on the elastic-plastic modelling of material requiring large computation time. In the present work, rigid-plastic explicit finite element method is introduced for analysis of sheet metal forming processes in which plane strain normal anisotropy condition can be assumed by dividing the whole piece into sections. The explicit scheme is in good agreement with the implicit scheme for numerical analysis and experimental results of auto-body panels. The proposed rigid-plastic explicit finite element method can be used as robust and efficient computational method for prediction of defects and forming severity.
The rigid-plastic finite element formulation including the inertia force is derived and then the rigid-plastic finite elemnt program considering the inertia effect is developed. In order to consider the strain hardening, strain rate hardening and thermal softening effects which are frequentrly observed in high-velocity deformation phenomena, the Johnson-Cook constitutive odel is applied. The developed program is used to simulate two high-velocity deformation problemss ; rod impact test and hdigh-velocity compression precess. As a result of rod impact test simulation, it is found that the siulated result has a good agreement with the experimental observation. Through the high-velocity compression process simulation. it is also found that the accuracy of the simulated results is dependent upon the time increment size and mesh size.
Three-dimensional rigid-plastic finite element formulation based on the membrane theory was described and a computer program for large deformation analysis was developed. In the formulation, normal and planar anisotropy of sheet material and rotation of the principal axes of anisotropy was taken into consideration. Sheet metal was assumed to be rigid-plastic material obeying Hill's quadratic yield criterion and its associated flow rule. Deep drawing process, as a preliminary test, for normal anisotropic material was analyzed in order to examine the validity of developed finite element program. The results were consistent with the existing finite element solutions or experimental data. The present study was mainly concerned with the influence of planar anisotropy on deformation behaviour. Finite element analysis and experiment were carried out for the whole process of deep drawing of planar anisotropic material. The computational and experimental results on the shape of ear, strain distribution and punch load were in good agreement.
The finite element method, based on rigid-plastic formulation, is widely used to simulate metal forming processes. In order to improve the computational efficiency of the rigid-plastic FEM, one-point integration is used to evaluate the stiffness matrix with four-node rectangular elements and eight-node brick elements. In order to control the hourglass modes, hourglass strain rate components were introduced and included in the effective strain rate definition, Numerical tests have shown that the proposed one-point integration scheme reduces the stiffness matrix evaluation time without deteriorating the convergence behavior of Newton-Raphson method. Simulations of a ring compression, a plane-strain closed-die forging and the three-dimensional spike forging processes were carried out by using the proposed integration method. The simulation results are compared to those obtained by applying the conventional integraiton method in terms of the solution accuracy and computational efficiency.
1) 강소성 유한 요소법 프로그램 RDHPSC는 2단헤딩 가공에 있어서의 신뢰 할 수 있는 해석수단이다. 2) RDHPSC에 의한 2단헤딩의 해석은 2단헤딩가공에서의 최적 가공 조건의 결정에 유용한 정보를 제공할 수 있다. 3) 2단헤딩 가공중의 금속흐름을 수치해석에서의 격자 변형에 의해 관찰될 수 있다. 4) 2단헤딩 가공중의 표면 결함의 발생가능성은 수치해석 결과에서 원수방향응력과 계수 D를 관찰함으로서 탐색되어질 수 있다. 5) 2단헤딩가공중에 있어서의 내부결함 발생가능성은 수치해석의 격차 변형을 통하여 알 수 있다. 6) 마무리 가공금형 수명에 대한 최적가공조건은 수치해석에서의 접촉압력을 조사하여 얻을 수 있다.(이 논문의 결론부분임)
본 연구에서는 유한요소법을 이용해서 초기형상을 결정하는 새로운 방법으로 서 전방 투사법을 제안하고자 한다. 전방 투사법으로서 선형 보간을 이용한 방법과 소성 문제의 물리적인 특성을 고려하여 퍼지 로직을 도입한 퍼지시스템을 개발하려 한 다. 선형보간을 이용한 전방투사법은 임의의 초기 형상에 대한 유한 요소 해석 결과 얻어진 최종 형상에서의 미 충만 부피를 선형 보간하여 초기 형상에 적용함으로서 최 적 초기 형상을 결정하는 방법이다. 그러나 미 충만 부피의 변화가 미소할때에는 쉽 게 최적 초기 값을 찾지 못하는 경우가 발생하므로 유동 특성을 고려한 퍼지 로직을 구성하여 퍼지 시스템을 개발하였다. 이 방법을 리브-웨브(rbi-web)형태의 축대칭 단조 문제에 적용하고 유한 요소법에 의한 해석중 격자 재구성의 필요에 의해 단위체 격자 재구성법을 이용한다. 결정해야될 초기 형상의 변수로서는 형상비(aspect ra- tio=높이/지름)을 고려하기로 한다.
In orthogonal cutting a new approach for modeling of burr formation process when tool exits workpiece is proposed. The approach is based on the rigid-plastic FEM combined with the ductile fracture criterion and the element kill method. The approach is applied to simulate a plane strain cutting process. The results of the FEM are compared with those of the experiment. It is shown that the fracture location and fracture angle as well as cutting force can be predicted using the proposed approach with a good correlation to experimental results.
본 논문에서는 평면변형률 상태하에서 안정하게 성장하는 균열선단에 집중 되어있는 강소성역의 해석에 역점을 두어 재결정법과 탄.소성유한요소법을 도입하여 안정 성장균열 선단에 형성되는 균열 성장저항에 직접적인 영향을 미치고 있는 소성 역의 크기나 형태에 대한 실험 및 해석을 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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