In order to increase the porductivity of electrical parts, manufacturing processes using progressive dies have been widely used in the industry. Motor cores have been fabricated using progressive stacking die with the lamination procedure for better electro-magnetic property. for the proper design of a process, a prediction of the process is required to obtain many design parameters. In this work, rigid-plastic finite element analysis is carried out in order to simulate the lamination this work, rigid-plastic finite element analysis is carried out in order to simulate the lamination process of the motor core. The effects of the embossing depth and the amount of deviation are investigated and compared with experiments. The forming process can then be predicted successfully from the results of analyses, which enables to design appropriately the die and the process.
The objective of this study is to develop a rigid-thermoviscoplastic finite element program for the analysis of orthogonal cutting process. Deformation of the workpiece material is considered as rigid-viscoplastic and the numerical solution is obtained from the coupled analysis bctween plastic deformation and temperature field, including treament of temperature dependent material properties. The chip and the burr formation are simulated for the non-steady state orthogonal cutting using the developed program. To validate the program the predicted results at chip and burr format~on stage are compared with the published ones. The case of isothermal cutting process is also considered to study the thermal effect on the machining process.
Increasing demands for Electric Resistance Welded pipes of high quality with thick wall require c lose investigations in edge deformation by slitting, strip deformation during break down farming, and difference of circumferential length. In order to obtain good quality of a welding zone, it is necessary to predict the edge shape of the initial strip. The modeling of the multi-pass thick tube roll forming process with rigid plastic finite element method ultra the edge shape prediction of an initial strip with 2nd-degree polynomial regression method are presented. Edge shapes of initial strip have been analyzed by the finite element method and designed by the regression method to satisfy the requirements in target fin pass. It is concluded that the proposed edge design method results in optimal edge shapes sat string the design requirements.
The ring compression test has been widely employed as an experimental means to determine the friction factor. The calibration curves are obtained by the rigid-plastic finite element analysis for various work-hardening exponent and strain-rate hardening exponent. The effects of work-hardening exponent and strain-rate hardening exponent are thoroughly studied and discussed from the finite element computation. The change of friction factor during height reduction in ring compression is also discussed. Then, the method to estimate the change of friction factor during ring compression is proposed.
In the present work the elastic-plastic FE formulations using dynamic explicit time integration schemes are used for numerical analysis of a large auto-body panel stamping processes. For analyses of more complex cases with larger and more refined meshes, the explicit method is more time effective than implicit method, and has no convergency problem and has the robust nature of contact and friction algorithms while implicit method is widely used because of excellent accuracy and reliability. The elastic-plastic scheme is more reliable and rigorous while the rigid-plastic scheme require small computation time. In finite element simulation of auto-body panel stamping processes, the roobustness and stability of computation are important requirements since the computation time and convergency become major points of consideration besides the solution accuracy due to the complexity of geometry conditions. The performnce of the dynamic explicit algorithms are investigated by comparing the simulation results of formaing of complicate shaped autobody parts, such as a fuel tank and a rear hinge, with the experimental results. It has been shown that the proposed dynamic explicit elastic-plastic finite element method enables an effective computation for complicated auto-body panel stamping processes.
It is known that the mim forming processes show somewhat different phenomena compared with the conventional metal forming processes, namely, the size effect, enhanced friction effect and etc. Such typical phenomena, however, are not predicted by the conventional finite element analysis, which has been an efficient numerical tool to predict the metal forming processes. It is due to the fact that the constitutive relations used does not describe the microstructural characteristics of the materials. In the present investigation, the finite element formulation using the rate-dependent rigid plastic crystal plasticity model of the face-centered cubic materials is conducted to predict the micro mechanical behaviors during the mim forming processes. The finite element analysis, however, provides mesh-dependent solutions for the intragranular deformations. Therefore, the couple stress energy is additionally introduced into the variational principle and formulated within the framework of the rigid plastic finite element method to obtain mesh-independent solutions. Micro deformations of single crystal and bicrystal with various orientations are calculated to show the potential of the developed formulation.
본 논문에서는 Chen, Kobayashi에 의한 강소성 유한요소법 프로그램을 이용하 여 마찰조건 및 형상비(H$_{O}$/D$_{O}$)가 0.75, 1.0, 1.5에 따른 금형 접촉면상의 응력분포 및 반경방향 증분량 그리고 번형률 분포 등을 고찰하고 실제로 알루미늄과 .alpha.-황동의 두 종류 재료를 사용하여 이론과 동일한 마찰조건과 형상비에 대해 실험함 으로써 그 변형 특성을 F.E.M. 결과와도 비교 고찰하였다. 또한 시편 실험에서 파괴 시까지 실험하여 그 형상도 살펴보았으며 이전 연구와도 비교하여 보았다.
본 논문에서는 금형의 형상과 단면 감소율등이 이에 미치는 영향을 조사하였 다. 이론과의 비교를 위해서 풀림처리된 특수강 소재인 SCM4로 실험을 행하였다. 압출하중은 로드셀(loadcell)로 측정하였으며 수치계산에서 구해진 속도장과 실제속도 장의 차이를 살펴보기 위해서 시편단면에 포토에칭(photoetching)한 압출시킬 시편의 그리드변형을 강소성유한요소법으로 계산한 그리드패턴과 비교 검토하였다.
The main objective of this research was to evaluate the effects of process variables which were forming ability, flow displacement, effective stress, effective strain, fluid vector and products defects on manufactured artificial lightweight aggregate made of both incinerated sewage sludge ash and clay by means of the numerical analysis of a rigid-plastic finite element method. CATIA (3D CAD program) was used for an extrusion metal mold design that was widely used in designing aircraft, automobile and metallic molds. A metal forming analysis program (ATES Co.) had a function of a rigid-plastic finite element method was used to analyze the program. The result of extrusion forming analysis indicated clearly that a shape retention of the manufactured artificial light-weight aggregate could be maintained by increasing the extrusion ratio (increasing compressive strength inside of extrusion die) and decreasing the die angle. The stress concentration of metal mold was increased by increasing an extrusion ratio, and it was higher in a junction of punch and materials, friction parts between a bottom of the punch and inside of a container, a place of die angle and a place of die of metal mold. Therefore, a heat treatment as well as a rounding treatment for stress distribution in the higher stress concentration regions were necessary to extend a lifetime of the metallic mold. A deformity of the products could have made from several factors which were a surface crack, a lack of the shape retention and a crack of inside of the products. Specially, the surface crack in the products was the most notably affected by the extrusion ratio.
Most metals are polycrystalline material whose deformation is dominated by the slip system. During the deformation process, orientation of slip systems is rearranged with preferred orientations, leading to deformation-induced crystallographic texture which is called deformation texture. Depending on the texture development, the property of material can be changed. The rate-independent crystal plasticity which is based on the Schmid law as a yield function causes a non-uniqueness in the choice of active slip systems. In this work, to avoid the slip system ambiguity problem, rate-independent crystal plasticity model based on the smooth yield surface with rounded-off corners is adopted. In order to simulate the polycrystalline material under plastic deformation, we employ the Taylor model of polycrystal behavior that all the grains are assumed to be subjected to the macroscopic velocity gradient. Rigid-plastic finite element program based on this rate-independent crystal plasticity is developed to predict the grain-level deformation behavior of FCC metals during metal forming processes. In the finite element calculation, one integration point is considered as a crystalline aggregate which has a number of crystals. Macroscopic behavior of material can be deduced from the behavior of aggregates. As applications, the extrusion processes are simulated and the changes of mechanical properties are predicted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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