Διαμορφορφωσιμότητα (formability) μεταλλικών ελασμάτων με χρήση της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων

Abstract

Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται μία μελέτη της διαμόρφωσης με έκταση επίπεδων ορθογωνικών δοκιμίων σε τρία διαφορετικά υλικά. Συγκεκριμένα εξετάζονται το αλουμίνιο , ο χαλκός και ο ορείχαλκος. Αρχικά γίνεται μια θεωρητική εισαγωγή για τις κατεργασίες και εξετάζεται η διαμόρφωση σε έκταση μέσω του punch stretching. Στην συνέχεια αναφέρεται η θεωριτική ανάλυση και η μηχανική της δοκιμής καθώς και οι παράγοντες που την επιρεάζουν. Παρουσιάζονται τα κριτήρια που χρησημοποιούνται και ο τρόπος προσδιορισμού της διαμορφωσιμότητας μέσω των διαγραμμάτων οριακής διαμόρφωσης (FLDs – Forming Limit Diagrams) η χάραξη των οποίων προκύπτει από την μέτρησηση των παραμορφώσεων των δοκιμίων. Δίδονται ακόμα κάποιες γενικές πληροφορίες για τα χρησιμοποιούμενα υλικά. Στη συνέχεια περιγράφεται και αναλύεται η πειραματική διαδικασία. Αναφέρεται ο εργαστηριακός εξοπλισμός και οι διατάξεις που χρησημοποιήθηκαν κατά τη φάση του πειράματος και τα δοκίμια και οι ιδότητες των υλικών τους. Παρουσιάζεται η προετημασία των δοκιμίων, η διεξαγωγή της δοκιμής και δίδονται τα πειραματικά αποτελέσματά της μέσω των διαγραμμάτων οριακής διαμόρφωσης.Περαιτέρω γίνεται μοντελοποίηση της κατεργασίας μέσω της χρήσης ενός προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων του LS-Dyna. Αφού γίνει μια σύντομη παρουσίαση των πεπερασμένων στοιχείων και του προγράμματος, παρουσιάζεται η κατασκευή του μοντέλου και η διακριτοποίησή του δηλαδή η δημιουργία του πλέγματος των πεπερασμένων στοιχείων. Αναφέρονται οι ιδιότητες των υλικών στο μοντέλο , οι διεπιφάνειες και εξετάζεται η δέσμευση των κόμβων. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την ανάλυση των δοκιμίων με το LS-Dyna και δίνονται τα προκύπτοντα FLDs. Τέλος , γίνεται σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων με αυτά τα οποία προέκυψαν απο την μοντελοποίηση και παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν τόσο από τα διαφορετικά υλικά όσο και απο τις διαφορές εργαστηρίου – μοντέλου.

This study makes a presentation of stretch forming in three different materials using renctacular specimens. Specifically, aluminum, copper and brass are examined. Firstly, after a theoretical introduction, stretch forming is examined through the process of punch stretching. Moreover, theoretical analysis of test is given and also the influence factors that affect the test are mentioned. Using the Forming Limit Diagrams we define the formability of the materials. These diagrams are exported from measuring of the displacements of specimens. Also, some general information for the used material is given. Furthermore, there is a description and examination of the experimental process. There is a reference to the experimental equipment, the specimens and their properties. A presentation of the preparation of specimens is given and after all, there is the experimental result through the Forming Limit Diagrams. Also, by using a finite element program, the LS-Dyna, the modeling of process is achieved. After a brief presentation of the finite element program, the construction of the model and the discretization, the creation of the finite element mesh, is shown. Specify the material properties to model, interfaces and test the commitment of nodes. Exports of the model are compared with the experimental ones and we can reach to conclusions that accrued through the different materials and also through model – experiment.