シートメタル成形プロセスの知識ベースのクラウドFEシミュレーション

高温成形限界予測モデルの1開発レーザは、選択された幾何学的形状12にアルミニウム合金AA6082シート（厚さ1.5mm）の成形性試験用の試験片を切断します。 電解法13を用いて、試験片の表面に1mmの規則的な間隔0.75ミリメートルの直径の円形の点から成るグリッドパターンを、エッチングします。 手動でエッチングされていない側の潤滑剤としてグラファイトグリースを塗布してください。 油圧プレス12高率でドーム試験リグを組み立てます。 250 kNの油圧式万能試験機を使用してください。 試験温度にドーム試験装置を加熱し、一定の移動速度でパンチを設定します。その後、テストを開始します。 注：試験温度はそれぞれ、300、400、450°Cです。試験速度は75、250、および400ミリメートル/秒あります。 ネッキングの最初の発生時にテストを停止します。 注：プレスstrokをE（ すなわち、最終的な試料の高さ）は、ネッキングがちょうど形成された試料で観察されるように設定されています。 高さゲージを使用して、最終的な試料高さを測定し、分析装置を構成する光学3Dを使用して株および最大歪み速度（時間に対する歪みの変化率）を算出します。形成された試料の各点で株を計算するために、グリッド間隔の変化を分析します。 光学3次元解析システムを構成することを確認し、カメラ形成検体、キャリブレーションスケールバー14を含みます。 注意：試料はターンテーブルの中央に配置し、スケールバーで囲まれ、そしてそれらの相対位置は、分析の期間中一定に保たれているされています。 試料に一定の標高（ 例えば、50センチ）と角度（ 例えば、30、50、または70°）にカメラを設定し、15°刻みで、ターンテーブルの完全な回転（360°）の上に写真を撮ります。 注：presaの複数形でNT作業は、画像の三組は、全試料15上に歪みをマッピングするために複数のカメラ上昇および角度から取得しました。 解析ソフトウェアを構成する光3Dにイメージをロードし、歪みを計算するために進んでください。グリッドを構築する「コンピュート3次元点とグリッド」機能をクリックし、続いて格子点を検出」の計算の楕円とバンドル」機能、をクリックして行います。 注：株を計算し、評価モードでそれを可視化します。 出力の歪み分布はISO 12004 16に基づいて、各検体の限界株を決定し、別の成形速度と成形温度のための成形限界線図をプロットします。 0.1〜10秒から300〜500℃、歪み速度に異なる温度でAA6082のための材料モデルを校正-1。 注：材料モデルとAA6082のためにその定数参照17に詳述されています。 成形限界予測モデルを定式化するために、積分アルゴリズムにステップ1.12でハスフォード異方性降伏関数18、マーシニャク-クチンスキー（MK）理論19と材料モデルを実装し、統一。 注：モデルは、基準11に記載されています。 ステップ1.11で得られた実験結果を用いて、ステップ1.13のために開発したモデルを校正し、確認します。 ステップ1.14から検証モデル11を介して形成限界を予測します。 注： 図1は、6.26秒の歪速度、250ミリメートル/秒の成膜速度で、異なる温度で得られたモデル予測を示している、または同等-1。 インタラクティブ摩擦/摩耗モデルの2.開発 コーティングされた（ディスク）試料についてボールオンディスクテストを実行します 軸受鋼に窒化チタン（TiN）コーティングを調製GCr15ディスク参照20で与えられた堆積パラメータで、陰極アークとミッド周波数マグネトロンスパッタ法を用いました。 走査型電子顕微鏡（SEM）を使用して、コーティングされた試料の表面/断面形状を得ます。ベースコーティング材料のトポグラフィー（明るさと契約）を比較することによって、SEM像を介して錫被覆厚さを測定します。 注意：実験手順を参照20で見つけることができます。 試料の表面粗さを得るために、インターフェロメトリック表面プロfilometer白色光を使用してください。レンズの下にサンプルを置き、明確な表面構造を得るために顕微鏡を調整します。サンプルを照明し、（画面から監視することができます）明確な干渉ストリップを観察するためにx軸とy軸の角度を調整します。ソフトウェアで総深さを設定し、測定を開始します。自動試料表面を走査し、表面粗さを計算します。 O付着強度を評価マイクロスクラッチ試験機を使用してサンプルF。増加する負荷（最大50 N）とTiNコーティングの傷の距離（最大5ミリメートル）を適用します。コーティングの故障の原因となる重要な負荷を決定し、マイクロスクラッチ曲線20を得ます。 硬度の圧子を用いて試料の硬さを評価します。 15秒間のサンプルに20 Nの静荷重を適用します。圧子によって作られた印象の対角を測定し、その後、テスタから硬度値を得ます。 周囲環境（温度25℃、湿度30％）で摩擦計にボールオンディスク試験を行います。コーティングされたディスクに対する対応として、直径6mm WC-6％のボール（マイクロ硬度1780 HV、摩耗強度1380 N / cmで、弾性率71 GPaで）を使用します。 / sの5ミリメートルに相対滑り速度を調整します。摩擦計を用いたモータとレコード摩擦値を開始し200 Nの垂直荷重を適用します。 Oを使用して摩耗痕跡を分析するために、それぞれ、180秒、350秒、400秒、450秒で試験を中断ptical顕微鏡20。 試験後の白色光干渉表面プロフィルを使用して、摩耗表面のトポグラフィーを測定します。 別の正常な負荷（300 N、400 N）とテスト（ステップ2.1.6）を繰り返します。 摩擦係数が急激に増加することを特徴と硬質皮膜の破壊までの摩擦係数の変化を決定します ステップ2.1.6で摩擦値を記録した後、時間に対する摩擦係数の変化をプロットします。 注：摩擦係数の進化は、基準20に提示されています。 摩耗挙動および関連するメカニズムの面で摩擦係数の変化を評価します。 注：（I）低摩擦段階、（ii）の耕起摩擦段階、および（iii）コーティング破壊ステージ20,21：摩擦の進化は、3つの異なる段階に特徴づけられます。 磨耗の評価その後、手動でテストを中断することにより、180秒でtates、および光学顕微鏡を用いて摩耗トラックを分析します。 注：このステップはステップ2.2.2で説明したように、低摩擦段の摩耗粉を調査することです。 それぞれ350秒、400秒、450秒、時を繰り返し、ステップ2.2.3。 インタラクティブな摩擦モデルを開発 ハードウェア粒子の耕摩擦で初期摩擦μαを組み合わせて、全体的な摩擦係数μを特徴付けるμPC（式に示すように、（1））20。 （1） 耕起摩擦μ のPCコーティング破壊誘発性急激な増加をモデル化するために、瞬時のコーティング厚さ（H）と、ボールと、基板（μPS）との間で耕し摩擦結合（式（2））。 注意：残りのコーティング厚さがゼロである場合この場合、μPcは Psが μ（ハードコートの完全な分解を示す）に等しいです。 （2） ここで、λ1およびλ2は、摩耗プロセスの物理的な意味を表現するために導入されたモデルパラメータです。 λ1は、大きな封入磨耗粒子の影響を説明し、λ2は、摩擦係数の勾配によって特徴付けられる耕作摩擦効果の強度を表します。 残りのコーティング厚さの変化を取得し、変化する接触条件下での累積摩耗をモデル化するために時間ベースの積分アルゴリズムを使用します。式により各計算ループにおけるコーティングの厚さを更新します。 （3）。 （3） <img alt="式3" src="/files/ftp_upload/53957/53957eq3.jpg"/> H 0は、最初のコーティングの厚さであり、コーティングの時間依存性の摩耗率です。 Archard服法則22（式（4））を変更し、現在のモデルでそれを実装します。 （4） Kは、摩耗係数であり、Pは、接触圧は、vは滑り速度であり、H cは 、コーティングと基板の組み合わせ硬度です。 合わせた硬さを計算するKorsunskyのモデルを使用する（式（5））。 （5） H sは 、基板の硬さであり、αは、コーティングと基板とβとの間の硬度の比は厚みの影響係数です。 電源リットルによって負荷依存のパラメータλ1およびKを表しますAW方程式。 （6） （7） κのλ1、κK、Ν のλ1とΝKは摩擦20の進化に関連した材料定数です。 モデルパラメータを決定するために、著者らのグループで開発積分アルゴリズムを用いた実験結果をインタラクティブ摩擦モデルを適合。 3. KBC-FEシミュレーションケーススタディ KBC-FEシミュレーションケーススタディ1：ホットスタンプ条件下での成形限界の予測 FEシミュレーションソフトウェアの新しいシミュレーションプロジェクトを作成し、名前を付けます。 「 スタンプ熱間成形 」などのプロセスと「PAM-AutoStamp」などのソルバーのタイプを選択しますプロジェクトを保存します。 FEシミュレーションソフトウェアグラフィックインターフェイスにドアインナ「IGS」ジオメトリファイル」をインポートツールCAD」をクリックし、「 インポート＆transfe R 'でドア内側のダイをインポートします。ツールの噛み合いのための「 ホット形成の戦略を選択します。 「 ダイ 」としてインポートされたオブジェクトに名前を付けます。 それぞれを繰り返し、ステップ3.1.2とパンチとBlankholderの「 輸入 」のオブジェクト、。 「 セットアップ 」タブの「 ブランク 」をクリックします。クリックして「 ブランクエディタ 」で「 空白の追加 」、および「 ブランク 」として「 新しいオブジェクト」を設定します。そして、「 サーフェスブランク 」とタイプを選択します。 定義タイプのための「 アウトライン」を選択し、ブランク形状bをインポートします「CADファイルからインポート 」上のyクリックします。 「 課せられたレベル 」と「 洗練」を定義し、「 メッシュオプション 」の下でレベル1を選択します。 「 自動メッシング 'と4ミリメートルに設定し「 メッシュサイズ」をオフにします。 「 ブランクエディタ 」で材料特性を定義します。 「 素材 」タブで「 材料をロード 」をクリックします。 「AA6082」を選択します（単位：ミリ・キログラム・秒・C）の材料特性などの材料。 'X = 1'から' 圧延方向」を設定します。 2ミリメートルの「 ブランクの厚さ 」、および490℃までの空白」 の初期温度」を設定します。 注：材料特性と材料モデルは、参照17に記載されています。 プロセス 」をクリックします</stronグラム> セットアップ 」タブを選択し、「+」アイコンを「下」は新しいマクロをロードします。 'スタンプの Hotforming」を参照し、「HF_Validation_DoubleAction_GPa.ksa」を選択します。 「 カスタマイズ 」ダイアログで、ブランク、ダイ、パンチ、およびBlankholderを活性化させます。 「 ステージ 」タブで、重力、手に持つ、スタンプ、および焼入れを活性化させます。 実際の実験のセットアップ（空白の保持力= 50 kNの、スピード= 250ミリメートル/秒を形成し、摩擦係数= 0.1に対応する「 セットアップ 」タブの下の属性をオブジェクト '、熱伝達のように23係数ですべてのパラメータを設定しますギャップとの接触圧力の関数）。 クリックして、シミュレーションのセットアップをチェックして、上記の設定に誤りがないことを確実にするアイコンを「 チェック 」。 SIを開始するために「 計算 」アイコンをクリックしますmulation。 注：このソフトウェアは、ホストコンピュータでシミュレーション中に11の状態を記録します。 シミュレーションが完了した後、FEシミュレーションソフトウェアのグラフィカルインタフェースのシミュレーション結果を観察し、輪郭値をエクスポートアクションの「 スクリプト 」、 すなわち、主要な株（膜）、マイナー株（膜）、および温度を記録するために進みます指定されたシミュレーション状態のためのすべての空白の要素、の。手動で' レコード 'と輸出輪郭値をクリックします。録音を停止するには「 停止」をクリックしてください。全11のシミュレーション状態に対して同じアクションを繰り返すようにスクリプトを保存します。 スクリプトをロードするために「 再生 」アイコンをクリックして、輪郭値をエクスポートするには、「 すべて行います 」をクリックします。 注：各個々の輪郭/状態の場合、ソフトウェアは自動的に「major_strain_staten下'ASCII」ファイル内の値をエクスポートアンバー'、'それぞれminor_strain_statenumber '、および' temperature_statenumber '、。 クラウドコンピュータにエクスポートされたすべてのファイルを保存します。クラウドコンピュータ内のすべてのエクスポートされたファイルと一緒に「 ネッキング予測モデル 」（ すなわち、雲のモジュールコード）を実行します。 クラウドコンピュータに制限予測モデルを形成するの使用によりネッキングの発生を予測します。 注：このモデル11は、ユーザーが個々の要素またはブランクのすべての要素に予測モデルを実行するオプションを提供します。 手動で入力シミュレーションの詳細/ ' ネッキング予測モデル 」のパラメータ。入力シミュレーションにおける状態数（状態11）、スタンピングプロセス（157ミリメートル）の合計ストローク、スタンピング速度（250ミリメートル/秒）、関心のひずみ範囲（要素の選択基準、 例えば、株> 0.2）とすべての要素。 注：ストラ範囲内でネッキングは例えば 、要素の基準を設定することで、場所をとることができるための要素を制限し、最終的に主要なひずみ0.2以上でのみの要素は、モジュールのさらなる評価のために選択されています。 クラウド・コンピューターにモジュールの計算を完了した後、自動的にフォーマット'ASCII'ファイルに（予測結果ネッキング）すべてのデータを保存します。 FEシミュレーション結果の最終状態をロードします。 「 輪郭 」タブで、次に「 インポート 」と「 スカラー値 」をクリックします。上記の工程から得られた「ASCII」ファイルを選択します。 FEシミュレーションソフトウェアでネッキング予測結果を表示します。 KBC-FEシミュレーションケーススタディ2：マルチサイクル負荷条件の下で工具寿命予測 FEシミュレーションソフトウェアの新しいシミュレーションプロジェクトを作成し、名前を付けます。 PROCを選択プロジェクトを保存するときに「PAM-AutoStamp」として「 標準スタンピング 」とソルバータイプとしてエス。 FEシミュレーションソフトウェアグラフィックインターフェースに「 インポートツールCAD 'とし、' インポート＆転送 「U字型」IGS」ジオメトリファイルをクリックすることで、ダイのジオメトリをインポートします。ツールの噛み合いのための「 検証 」の戦略を選択します。 「 ダイ 」としてインポートされたオブジェクトに名前を付けます。 繰り返しステップ3.2.2はそれぞれ、パンチとBlankholderのオブジェクトをインポートします。 「 セットアップ 」タブの「 ブランク 」をクリックします。 「 ブランクエディタ 」で「 空白の追加 」「 ブランク 」として「 新OBJEC T ' を設定し、「 ブランク表面 」とタイプを選択します。 「 フォーポイを選択してください定義タイプのためのNTS」とは、120×80ミリメートル2に空白サイズを設定します。 「 メッシュオプション 」の下にレベル1：「 課せられたレベル 」としての「 洗練」を定義します。 「 自動メッシュ生成」をオフにして、1.5ミリメートルに「 メッシュサイズ」を設定します。 「 ブランクエディタ 」で材料特性を定義します。 「 素材 」タブの下の「 ロード材料」をクリックします。 「AA5754-H111」を選択（単位：ミリメートル・キログラム・秒・C）の材料特性などの材料。 'X = 1'から' 圧延方向」を設定します。 1.5ミリメートルの「 ブランクの厚さ」を設定します。 「 セットアップ ]タブの[ プロセス ]をクリックし、[新しいマクロをロードするために「+」アイコンを選択します。を参照'スタンプフィージビリティ 'と'SingleActioin_GPa.ksa」を選択します。 「 カスタマイズ 」ダイアログで、ブランク、ダイ、パンチ、およびBlankholderを活性化させます。 「 ステージ 」の下では、重力、手に持つ、およびスタンピングを活性化させます。 実際の実験のセットアップに対応してシミュレーションですべての「 パラメータ」を設定します（空白の保持力= 5、20、50 kNの、それぞれ、成形速度= 250ミリメートル/秒、摩擦係数= 0.17）。 シミュレーションのセットアップ」を確認してください 」と、上記の設定に誤りがないことを確実。 「 計算 」アイコンをクリックして、ホストコンピュータ11-状態U字曲げシミュレーションのための「 計算」を開始します。 シミュレーションの完了後、エクスポートは自動的にワークピースのためのデータと「 接触圧力のデータを座標 ''と（ステップ3.1.11および3.1.12あたりなど） 'ASCII」ファイルなどのツール（パンチ死ぬとブランクホルダ）。 クラウドコンピュータにエクスポートされたすべてのファイルを保存します。クラウドコンピュータ内のすべてのエクスポートされたファイルと一緒に「 工具寿命予測モジュール」を実行します。 手動入力は、「 工具寿命予測モジュール 」のパラメータを形成します。入力、次のパラメータ：状態数（状態11）、全ストローク（70ミリメートル）、速度（250ミリメートル/秒）と、初期摩擦係数（0.17）を刻印。 ツールを選択（、パンチ死ぬ、またはブランクホルダ）、その後、単一の要素またはすべての要素の計算を開始します。 クラウドコンピュータ内のモジュール計算の終了後、自動的にフォーマット'ASCII'ファイルに（瞬時残りのコーティングの厚さと摩擦係数を含む）すべてのデータを保存します。 負荷は、残りの被覆厚さとfrictiを表示しますFEシミュレーションソフトウェアで関連する要素の係数に（ステップ3.1.17あたりなど）。