Electromagnetic forming is a type of high-speed forming process to deform a workpiece through a Lorentz force. As the high strain rate in an electromagnetic-forming simulation causes infeasibility in determining constitutive parameters, we employed inverse parameter estimation in the previous study. However, the inverse parameter estimation process required us to spend considerable time, which leads to an increase in computational cost. To overcome the computational obstacle, in this research, we applied two types of surrogate modeling methods and compared them to each other to evaluate which model is best for the electromagnetic-forming simulation. We exploited an artificial neural network and we reduced-order modeling methods. During the construction of a reduced-order model, we extracted orthogonal bases with proper orthogonal decomposition and predicted basis coefficients by utilizing an artificial neural network. After the construction of the surrogate models, we verified the artificial neural network and reduced-order models through training and testing samples. As a result, we determined the artificial neural network model is slightly more accurate than the reduced-order model. However, the construction of the artificial neural network model requires a considerably larger amount of time than that of the reduced-order model. Thus, a reduced order modeling method is more efficient than an artificial neural network for estimating the electromagnetic forming and for the rapid approximation of structural simulations which needs repetitive runs.
Composite materials are rapidly gaining popularity as an alternative to metals for structural and load bearing applications in the aerospace, automotive, alternate energy and consumer industries. With the advent of thermoplastic composites and advances in recycling technologies, fully recyclable composites are gaining ground over traditional thermoset composites. Stamp forming as an alternative processing technique for sheet products has proven to be effective in allowing the fast manufacturing rates required for mass production of components. This study investigates the feasibility of using the stamp forming technique for the processing of thermoplastic, recyclable composite materials. The material system used in this study is a self-reinforced polypropylene composite material (Curv$^{(R)}$). The investigation includes a detailed experimental study based on strain measurements using a non-contact optical measurement system in conjunction with stamping equipment to record and measure the formability of the thermoplastic composites in real time. A Design of Experiments (DOE) methodology was adopted to elucidate the effect of process parameters that included blank holder force, pre heat temperature and feed rate on stamp forming. DOE analyses indicate that feed rate had negligible influence on the strain evolution during stamp forming and blank holder force and preheat temperature had significant effect on strain evolution during forming.
Lee, Man Gi;Lee, Seung Hwan;Kim, Sunwoo;Kim, Jin Ho
Journal of Magnetics
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v.21
no.2
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pp.215-221
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2016
We conducted a phased electromagnetic forming process analysis (EFPA) over time through a coupling of electromagnetic analysis and structural analysis. The analysis is conducted through a direct linkage between electromagnetic analysis and structural analysis. The analysis process is repeated until the electric current is completely discharged by a formed coil. We calculate the forming force that affects the workpiece using MAXWELL, a commercial electromagnetic finite element analysis program. Then, we simulate plastic behavior by using the calculated forming force data as the forming force input to ANSYS, a commercial structure finite element analysis program. We calculate the forming force data by using the model shape in MAXWELL, a commercial electromagnetic finite element analysis program. We repeat the process until the current is fully discharged by the formed coil. Our results can be used to reduce the error in data transformation with a reduced number of data transformations, because the proposed approach directly links the electromagnetic analysis and the structural analysis after removing the step of the numerical analysis of a graph describing the forming force, unlike the existing electromagnetic forming process. Second, it is possible to simulate a more realistic forming force by keeping a certain distance between nodes using the re-mesh function during the repeated analysis until the current is completely discharged by the formed coil, based on the MAXWELL results. We compare and review the results of the EFPA using the peak value of the forming force that acts on the workpiece (which is the existing analysis method), and the proposed phased EFPA over time approach.
Roll forming process for the bumper beam of high strength steel is developed by an experimental method. The size of the bumper beam is reduced to 1/1.8 to save development time and cost. The developed forming rolls are installed in the small three-stage roll forming machine and roll forming experiments are carried out. It is found that the experimental method using small forming machine is effective in developing roll forming process for the bumper beam of high strength steel.
The service life of tools in metal forming technology is to a large extent limited by wear and fatigue fracture of the active elements. This presents a basic request for tool cost minimization and reduction of extensive machine down time, caused by premature tool failure. Currents developments are dominated by steps to reduce the causes of tool failure. A main problem of forming technology remains the insufficient reliability of tools due to a large and incalculable life time fluctuation. Only a systematic investigation of the failure mechanisms and operational loading of tools can lead to future improvements in tool layout, that is optimization of tool usage.
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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v.11C
no.4
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pp.127-132
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2001
We describe the pulse forming of pulsed $CO_2$laser using multi-pulse superposition technique. A various pulse length, high duty cycle pulse forming network(PFN) is constructed by time sequence. That is, this study shows a technology that makes it possible to make various pulse shapes by turning on SCRs of three PFN modules consecutively at a desirable delay time with the aid of PIC one-chip microprocessor. The power supply for this experiment consists of three PFN modules. Each PFN module uses a capacitor, a pulse forming inductor, a SCR, a High voltage pulse transformer, and a bridge rectifier on each transformer secondary. The PFN modules operate at low voltage and drive the primary of HV pulse transformer. The secondary of the transformer has a full-wave rectifier, which passes the pulse energy to the load in a continuous sequence. We investigated laser pulse shape and duration as various trigger time intervals of SCRs among three PFN modules. As a result, we can obtain laser beam with various pulse shapes and durations from about 250 $mutextrm{s}$ to 600 $mutextrm{s}$.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.1
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pp.29-36
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2008
In this paper, the orbital forming analysis of an automotive hub bearing was studied to predict forming performances using the explicit finite element method. To find an efficient solution technique for the orbital forming, axisymmetric finite element models and 3D solid element models were solved and numerically compared. The time scaling and mass scaling techniques were introduced to reduce the excessive computational time caused by small element size in case of the explicit finite element method. It was found from the numerical simulations on the orbital forming that the axisymmetric element models showed the similar results to the 3D solid element models in forming loads whereas the deformations at the inner race of bearing were quite different. Finally the strains at the inner race of bearing and the forming forces to the peen were measured for the same product of the numerical model by test, and were compared with the 3D solid element results. It was founded that the test results were in good agreements with the numerical ones.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2006.05a
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pp.265-268
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2006
The superplastic forming/diffusion bonding is widely accepted as an advanced technique for forming complex industrial components. But the superplastic forming process requires much forming time and generates excessive thinning thickness distribution of formed part. Superplastic in materials is only achieved in a narrow range of strain-rate with optimum value unique to each material. In this study, finite element analysis for surperplastic forming/diffusion bonding (SPF/DB) processes of three-sheet and four-sheet sandwich parts. From this study, forming analysis have offered a lot of information for developing the forming process.
Kim, H.Y.;Hwang, S.H.;Kim, K.H.;Yun, J.J.;Song, J.H.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2007.10a
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pp.223-227
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2007
New forming technologies are being introduced to automotive manufacturing processes. Among them, a simultaneous forming is one of the innovative forming technologies to be able to reduce production time and cost. Several parts can be simultaneously manufactured by the process, while the conventional stamping demands the same number of die sets with the number of parts. In this study, the automotive rear floor side member was manufactured by the simultaneous forming. The position and the size of initial blank were determined by forming analyses and try-outs, and the blank movement during the forming was controlled by introducing the spotweld.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.2
s.245
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pp.157-163
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2006
Our research dealt with micro fabrication using micro forming process. The goal of the research was to establish the limit of forming process concerning the size of forming material and formed shape. Flat-rolled ultra thin metallic foils of pure copper(3.0 and $1.0{\mu}m$ in thickness)and stainless steel($2.5{\mu}m$ in thickness) were used for forming material. We obtained the various shapes of micro channels as using designed forming process. $12-14{\mu}m$ wide and $9{\mu}m$ deep channels were made on $3.0{\mu}m$ thick foil and $6{\mu}m$ wide and $3{\mu}m$deep channels were made on $1.0{\mu}m$ thick foil. Si wafer die for forming was fabricated by using etching technique. And the relation of etching time and die dimension was investigated for fabricating precisely die groove. For the forming, die and metal foil were vacuum packed and the forming was conducted with a cold isostatic press. The formed channels were examined in terms of their dimension, surface qualities and potential for defects. Base on the examinations, formability of ultra thin metallic foil was also discussed. Finally, we compared the forming result with simulation. The result of research showed that metal forming technology is promising to produce micro parts.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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