Macro-Geometric Defects, A numerical and experimental study of springback and surface defects
Författare
Summary, in Swedish
Popular Abstract in Swedish
Idag har kravet på kortare ledtider i bilindustrin dramatiskt ökat behovet av effektivare utvecklingsmetoder vid varje steg i processutvecklingskedjan. För att minska de långa ledtiderna för framtagning av ett formningsverktyg har man introducerat Finita Element (FE) simulering av formningsprocessen. Även om FE-simulering används inom bilindustrin idag finns fortfarande utmaningar att anta. Två viktiga exempel är prediktering av återfjädring och ytdefekter. Om pålitliga predikteringar av dessa fenomen kan göras skulle mycket pengar sparas i minskade ledtider och justeringskostnader.
Dessa områden, tillsammans med dragvulster, var även belysta som områden av stort intresse när användningen av FE-simulering jämfördes med användning av provverktyg. Vid denna utvärdering användes Production Performance Matrix (PSM) och Process Correspondence Matrix (PCM). För att utnyttja den erhållna informationen effektivt föreslogs en metod för effektivt informationsutbyte för FE-simulering.
Det huvudsakliga syftet med detta projekt var att hitta metoder för att kunna analysera makro geometriska defekter (som återfjädring och ytdefekter). Analys av ytdefekter innefattar svårigheter i både experimentell och numerisk bedömning. Eftersom defekterna är väldigt små och beror på både position och form i klassificeringsproceduren är det svårt att hitta ett utvärderingssystem som detektera både små varianser i ytans form och klassificera defekterna. Dessutom beror de numeriska resultaten både på noggrannhet i prediktering av formningen och av återfjädringen. För att kunna jämföra resultaten med samma klassificeringsprocedur utvecklades en metod där ytorna kan analyseras i samma mjukvara oavsett om de är numeriska eller experimentella. På detta sätt blir klassificering samma och resultaten direkt jämförbara.
En parameterstudie m.a.p. återfjädring visade att de viktigaste parametrarna att ta hänsyn till var, bl.a., användning av små element, låg hastighet på verktygen samt ha bra materialmodeller. Resultaten applicerades på en fordonsdetalj, främre sidobalk. Simuleringsresultaten överdrev vridningen men felet var relativt litet för mjukt stål samt Rephos stål. Man testade även TRIP-stål och där var avvikelsen mycket större.
I formningsprocessen kontrolleras materialflödet bl.a. av dragvulster. Materialflödet är väldigt viktigt om man skall få en korrekt spänningsdistrubution i den formade detaljen, som i sin tur påverkar återfjädring och ytdefekter. I detta arbete har en metod utvecklats för optimering av “återhållande kraft” (vilken representerar dragvulster i FE-simulering) med ett litet antal iterationer.
Idag har kravet på kortare ledtider i bilindustrin dramatiskt ökat behovet av effektivare utvecklingsmetoder vid varje steg i processutvecklingskedjan. För att minska de långa ledtiderna för framtagning av ett formningsverktyg har man introducerat Finita Element (FE) simulering av formningsprocessen. Även om FE-simulering används inom bilindustrin idag finns fortfarande utmaningar att anta. Två viktiga exempel är prediktering av återfjädring och ytdefekter. Om pålitliga predikteringar av dessa fenomen kan göras skulle mycket pengar sparas i minskade ledtider och justeringskostnader.
Dessa områden, tillsammans med dragvulster, var även belysta som områden av stort intresse när användningen av FE-simulering jämfördes med användning av provverktyg. Vid denna utvärdering användes Production Performance Matrix (PSM) och Process Correspondence Matrix (PCM). För att utnyttja den erhållna informationen effektivt föreslogs en metod för effektivt informationsutbyte för FE-simulering.
Det huvudsakliga syftet med detta projekt var att hitta metoder för att kunna analysera makro geometriska defekter (som återfjädring och ytdefekter). Analys av ytdefekter innefattar svårigheter i både experimentell och numerisk bedömning. Eftersom defekterna är väldigt små och beror på både position och form i klassificeringsproceduren är det svårt att hitta ett utvärderingssystem som detektera både små varianser i ytans form och klassificera defekterna. Dessutom beror de numeriska resultaten både på noggrannhet i prediktering av formningen och av återfjädringen. För att kunna jämföra resultaten med samma klassificeringsprocedur utvecklades en metod där ytorna kan analyseras i samma mjukvara oavsett om de är numeriska eller experimentella. På detta sätt blir klassificering samma och resultaten direkt jämförbara.
En parameterstudie m.a.p. återfjädring visade att de viktigaste parametrarna att ta hänsyn till var, bl.a., användning av små element, låg hastighet på verktygen samt ha bra materialmodeller. Resultaten applicerades på en fordonsdetalj, främre sidobalk. Simuleringsresultaten överdrev vridningen men felet var relativt litet för mjukt stål samt Rephos stål. Man testade även TRIP-stål och där var avvikelsen mycket större.
I formningsprocessen kontrolleras materialflödet bl.a. av dragvulster. Materialflödet är väldigt viktigt om man skall få en korrekt spänningsdistrubution i den formade detaljen, som i sin tur påverkar återfjädring och ytdefekter. I detta arbete har en metod utvecklats för optimering av “återhållande kraft” (vilken representerar dragvulster i FE-simulering) med ett litet antal iterationer.
Avdelning/ar
Publiceringsår
2004
Språk
Engelska
Fulltext
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Ämne
- Materials Engineering
Nyckelord
- Simulation
- Sheet-metal forming
- Finite element analysis
- Information exchange
- Springback
- Surface defects
- Drawbead
- Process analyse
- Optimisation
- materialteknik
- Materiallära
- Material technology
Status
Published
Handledare
- [unknown] [unknown]
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISBN: 91-628-6021-6
- ISRN: LUTMDN/(TMMV-1044)/1-168/(2004)
Försvarsdatum
7 maj 2004
Försvarstid
10:15
Försvarsplats
Room M:E, M-building, Lund Institute of Technology.
Opponent
- Torsten Kjellberg (Professor)