RU2693715C2 - Устройство и способ моделирования процесса гидроформования заготовок, и машиночитаемый носитель для такого устройства - Google Patents
Устройство и способ моделирования процесса гидроформования заготовок, и машиночитаемый носитель для такого устройства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693715C2 RU2693715C2 RU2015122897A RU2015122897A RU2693715C2 RU 2693715 C2 RU2693715 C2 RU 2693715C2 RU 2015122897 A RU2015122897 A RU 2015122897A RU 2015122897 A RU2015122897 A RU 2015122897A RU 2693715 C2 RU2693715 C2 RU 2693715C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- simulated
- results
- hydroforming
- modeling
- preliminary bending
- Prior art date
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 92
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 15
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 description 2
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 230000037373 wrinkle formation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
- B21D7/12—Bending rods, profiles, or tubes with programme control
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2113/00—Details relating to the application field
- G06F2113/14—Pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Abstract
Изобретения заявленной группы относятся к обработке металлов давлением, а именно к моделированию предварительной гибки по проекту объекта для получения моделированных результатов предварительной гибки, корректировки составляющих тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки. С учетом этой корректировки завершается моделирование объекта заготовки. Повышается точность размеров изготавливаемых деталей за счет устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к улучшенному моделированию анализа методом конечных элементов, отвечающему за снятие напряжения изгиба в моделированных объектах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Производители транспортных средств реализуют более легкие, более прочные материалы, такие как алюминиевые сплавы для удовлетворения целевых показателей экономии топлива, снижения производственных затрат и уменьшения веса транспортного средства наряду с удовлетворением все более и более требовательных стандартов безопасности. Один из подходов к удовлетворению этих конкурирующих целей состоит в том, чтобы гидроформовать высокопрочный алюминиевый сплав в легкие полученные гидроформованием детали транспортного средства. Для доказывания осуществимости изделия по проекту объекта полученной гидроформованием детали, инженер может моделировать технологический процесс с использованием анализа методом конечных элементов (FEA).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом иллюстративном варианте предложено устройство для моделирования процесса гидроформования заготовок, содержащее
память, хранящую программу моделирования анализа конечных элементов для моделирования операции предварительной гибки по проекту объекта,
по меньшей мере один процессор, выполненный с возможностью использования хранящейся в памяти программы моделирования анализа методом конечных элементов для
моделирования операции предварительной гибки по проекту объекта, выполняемой в отношении заготовки при формовании объекта,
получения моделированных результатов предварительной гибки,
корректирования составляющих тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки, и
завершения моделирования объекта заготовки с использованием скорректированных моделированных результатов предварительной гибки,
и постоянный машиночитаемый носитель для передачи команд из упомянутой памяти на по меньшей мере один процессор.
В одном из вариантов предложено устройство, которое предназначено для моделирования процесса гидроформования заготовки в виде трубчатого ковкого металлического профиля или экструдированного профиля.
В одном из вариантов предложено устройство, в котором по меньшей мере один процессор выполнен с возможностью исполнения дополнительной программы моделирования анализа методом конечных элементов для
моделирования операции предварительного формования по проекту объекта согласно скорректированным моделированным результатам предварительной гибки для получения моделированных результатов предварительного формования и
моделирования операции гидроформования по проекту объекта согласно моделированным результатам предварительного формования для получения моделированных результатов гидроформования.
В одном из вариантов предложено устройство, в котором по меньшей мере один процессор выполнен с возможностью исполнения дополнительной программы моделирования анализа методом конечных элементов для моделирования операции гидроформования по проекту объекта согласно скорректированным моделированным результатам предварительной гибки для получения моделированных результатов гидроформования.
В одном из вариантов предложено устройство, в котором по меньшей мере один процессор выполнен с возможностью исполнения дополнительной программы моделирования анализа методом конечных элементов для
дискретизирования геометрии объекта во множество узлов конечных элементов, соединенных друг с другом в виде сетки, аппроксимирующей геометрию объекта,
моделирования операции предварительной гибки для получения моделированных результатов предварительной гибки для каждого из множества конечных элементов, и
корректирования составляющих тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки, связанных с каждым из конечных элементов, для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки.
В одном из вариантов предложено устройство, в котором по меньшей мере один процессор выполнен с возможностью исполнения дополнительной программы моделирования анализа методом конечных элементов для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки посредством переустановки составляющих тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки в по существу ничтожную величину напряжения.
В одном из вариантов предложено устройство, в котором по существу ничтожная величина напряжения является нулевой.
В одном из вариантов предложено устройство, в котором по существу ничтожная величина напряжения имеет возможность переустановки в соответствии с корректировками, произведенными в отношении величины перегиба, выполняемого при производстве объекта из заготовки.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ моделирования процесса гидроформования заготовок,
включающий осуществление с использованием описанного устройства этапов, на которых:
моделируют, посредством программы моделирования гидроформования заготовок, выполняемой устройством обработки, операцию предварительной гибки по проекту объекта, выполняемую в отношении заготовки при формовании объекта, для получения моделированных результатов предварительной гибки,
корректируют, посредством программы моделирования гидроформования, составляющие тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки, и
завершают моделирование гидроформования с использованием скорректированных моделированных результатов предварительной гибки.
В одном из вариантов предложен способ, который дополнительно включает этапы, на которых
моделируют операцию предварительного формования по проекту объекта согласно скорректированным моделированным результатам предварительной гибки для получения моделированных результатов предварительного формования, и
моделируют операцию гидроформования по проекту объекта согласно моделированным результатам предварительного формования для получения моделированных результатов гидроформования.
В одном из вариантов предложен способ, который дополнительно включает этапы, на которых
дискретизируют геометрию объекта во множество узлов конечных элементов, соединенных друг с другом в виде сетки, аппроксимирующей геометрию объекта,
моделируют операцию предварительной гибки для получения моделированных результатов предварительной гибки для каждого из множества конечных элементов, и
корректируют составляющие тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки, связанных с каждым из конечных элементов, для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки.
В одном из вариантов предложен способ, который дополнительно включает этапы, на которых исполняют программу моделирования гидроформования для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки посредством переустановки составляющих тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки в по существу ничтожную величину напряжения.
В одном из вариантов предложен способ, в котором по существу ничтожная величина напряжения является нулевой.
В одном из вариантов предложен способ, в котором по существу ничтожная величина напряжения переустанавливается в соответствии с корректировками, произведенными в отношении величины перегиба, выполняемого при производстве объекта из заготовки, которая находится вне по проекту объекта.
В одном из дополнительных аспектов предложен постоянный машиночитаемый носитель для устройства для моделирования процесса гидроформования заготовок,
выполненный с возможностью хранения команд для моделирования этапов предложенного способа.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 иллюстрирует примерную систему для выполнения операции предварительной гибки технологического процесса;
Фиг.2 иллюстрирует примерную систему для выполнения анализа методом конечных элементов с улучшенной компенсацией остаточной упругой деформацией предварительной гибки; и
Фиг.3 иллюстрирует примерную последовательность операций для выполнения анализа методом конечных элементов с улучшенной компенсацией остаточной упругой деформацией предварительной гибки.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как требуется, в материалах настоящего описания раскрыты детализированные варианты осуществления настоящего изобретения; однако, следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются всего лишь примером изобретения, который может быть воплощен в различных и альтернативных формах. Фигуры не обязательно должны определять масштаб; некоторые признаки могут быть преувеличены или сведены к минимуму, чтобы показать подробности конкретных компонентов. Поэтому, специфичные конструктивные и функциональные детали, раскрытые в материалах настоящего описания, не должны интерпретироваться в виде ограничивающих, а только качестве представляющих основу для изучения специалистом в данной области техники для различного применения настоящего изобретения.
Гидроформование может использоваться для переработки заготовки в автомобильные детали, такие как конструктивные элементы низа кузова, продольные брусья крыши кузова, передние брусья и рамы фундамента двигателя. Для профилирования заготовки в требуемую деталь, технологический процесс гидроформования может выполнять операции предварительной гибки, предварительного формования и гидроформования над заготовкой. Другие технологические процессы также могут включать в себя этапы предварительной гибки, которые сопровождаются дополнительными технологическими операциями.
Фиг.1 иллюстрирует примерную систему 100 для выполнения операции предварительной гибки технологического процесса. Во время операции предварительной гибки, центральная линия 102 заготовки 104 может корректироваться в форму, совместимую с центральной линией 106 результирующей детали, которая должна быть отформована. В многих случаях, заготовка 104 может быть алюминиевым полученным выдавливанием профилем (например, с или без внутренних стенок или перемычек), но, в других случаях, заготовка 104 может быть другим ковким металлом, таким как латунь, низколегированная сталь или нержавеющая сталь. Во многих случаях, заготовка 104 может быть трубчатой или с относительно округлым поперечным сечением, чтобы облегчать формование заготовки 104 в многочисленных направлениях, ориентациях и под углами, но, в других примерах, заготовки 104, имеющие некруглые поперечные сечения, также могут использоваться.
В примере, операция предварительной гибки может выполняться с использованием гибочной машиной с числовым программным управлением (ЧПУ, CNC), выполняющей гибку с ротационной вытяжкой (например, как проиллюстрировано для относительно более крутых изгибов) или гибку нажимными роликами (например, полезную для более пологих изгибов). Гибочная машина может включать в себя подвижный люнет 108, который удерживает прямую или тангенциальную секцию заготовки 104; прихват 110, который поворачивает заготовку 104 вокруг гибочного штампа 112; оправку 114 для поддержания внутренней стороны трубы вокруг изгиба; и шомпольный пуансон 116, который контактирует с заготовкой 104 перед самой точкой касания внутреннего радиуса, скользя впритык к заготовке 104 для предотвращения морщин, которые могут формироваться на внутреннем радиусе изгиба.
Заготовка 104 может подвергаться значительной величине остаточной упругой деформации (например, упругой отдаче) на протяжении операции предварительной гибки. Как проиллюстрировано, примерная центральная линия 118 иллюстрирует центральную линию заготовки 104 после упругого восстановления, которое происходит после выгрузки заготовки 104 из гибочной машины. Может быть трудно моделировать или иным образом предсказывать точную величину остаточной упругой деформации, испытываемой заготовкой 104, так как величина может меняться согласно многим переменным, таким как состав и толщина заготовки 104, и геометрия оснастки гибочной машины. Тем не менее, упругая отдача может компенсироваться при производстве посредством задания величины перегиба, который должен выполняться, чтобы, когда заготовка 104 осуществляет упругую отдачу, она восстанавливалась до требуемого угла. Несмотря на то, что величину перегиба для использования может быть трудно точно моделировать, величина перегиба может тонко регулироваться оператором станка гибочной машины и повторно корректироваться, как необходимо, к примеру, вследствие новых партий заготовки 104.
Как только предварительная гибка завершена, дополнительные технологические операции могут выполняться в отношении заготовки 104. В случае гидроформования, могут выполняться операции предварительного формования и гидроформования процесса гидроформования. Во время предварительного формования, предварительно загнутая заготовка 104 может меняться по форме, так чтобы она могла надлежащим образом располагаться в полости пресс-формы для гидроформования, к примеру, чтобы избегать защемления во время смыкания пресс-формы вокруг предварительно загнутой заготовки 104 или чтобы перераспределять вещество заготовки 104 по участкам относительно высокого локального растяжения. Во время гидроформования, предварительно согнутая, предварительно формованная заготовка 104 может вынуждаться принимать профиль полости пресс-формы посредством комбинированного действия внутреннего давления и осевой подачи. Например, предварительно согнутая, предварительно формованная заготовка 104 может размещаться в полости пресс-формы для гидроформования и заполняться с каждого конца жидкостью под относительно высоким уровнем давления, чтобы профилировать предварительно согнутую. предварительно формованную заготовку 104 в профиль требуемой детали согласно полости пресс-формы.
Вследствие сложности технологических процессов, таких как процесс гидроформования, анализ методом конечных элементов (FEA) может использоваться для доказывания осуществимости изделия. FEA является технологией, посредством которой многочисленные решения у краевых задач для дифференциальных уравнений математически вычисляются, чтобы оценивать реакцию физического объекта или объектов, подвергаемых внешним нагрузкам. В FEA, геометрия анализируемой детали, которая должна быть сформирована, может быть дискретизирована или аппроксимирована в виде множества точек или узлов, которые соединены друг с другом в сетке конечных элементов. Как только дискретизирована, дифференциальные уравнения могут использоваться для аппроксимации геометрии объекта в виде набора матричных уравнений конечного размера, где матричные уравнения могут описывать зависимости между полями механических напряжений, скоростей и ускорений в конкретный момент времени.
Фиг.2 иллюстрирует примерную систему 200 для выполнения FEA для моделирования производства. Система включает в себя процессорное устройство 202, выполненное с возможностью использовать программу 204 моделирования с FEA для приема проекта 212 объекта для детали, которая должна моделироваться, моделирования предварительной гибки, моделирования любых дополнительных операций с использованием проекта 212 объекта и определения моделированных результатов 214, указывающих осуществимость и другие аспекты проекта 212 объекта по мере того, как моделируется. Что касается процесса гидроформования, эти дополнительные операции могут включать в себя предварительное формование и гидроформование, и, возможно, гидроформование без предварительного формования. Моделированные результаты 214 затем могут сохраняться или отображаться оператору через дисплей 216.
Устройство 202 обработки может включать в себя различные типы вычислительного устройства, такие как автоматизированное рабочее место, сервер, настольный компьютер, портативный персональный компьютер, дорожный компьютер или карманный компьютер, или некоторые другие вычислительные систему и/или устройство. Вычислительные устройства, такие как устройство 202 обработки, как правило, включают в себя память 206, в которой могут поддерживаться машинно-исполняемые команды, где команды могут быть выполняемыми одним или более процессоров 208 устройства 202 обработки. Такие команды и другие данные могут храниться с использованием многообразия известных машиночитаемых носителей. Машиночитаемый носитель 210 (также указываемый ссылкой как читаемый процессором носитель 210 или запоминающее устройство 210) включает в себя любой постоянный (например, материальный) носитель, который участвует в предоставлении данных (например, команд), которые могут считываться компьютером (например, процессором 208 устройства 202 обработки). Вообще, процессоры 208 принимают команды, например, из памяти 206 через машиночитаемый запоминающий носитель 210, и т.д., и выполняет эти команды, тем самым, формируя одну или более последовательностей операций, в том числе, одну или более последовательностей операций, описанных в материалах настоящего описания. Машинно-исполняемые инструкции могут компилироваться или интерпретироваться из компьютерных программ, созданных с использованием многообразия языков и/или технологий программирования, в том числе, но не в виде ограничения, и в одиночку или в комбинации, Java, C, C++, C#, Fortran, Pascal, Visual Basic, Java Script, Perl, PL/SQL, и т.д.
Программа 204 моделирования с FEA может быть одним из приложений, включенных в запоминающее устройство 210 устройства 202 обработки. Программа 204 моделирования с FEA может включать в себя команды, которые, когда загружены в память 206 и выполняются устройством 202 обработки, побуждают устройство 202 обработки выполнять моделирование производства, такое как моделирование гидроформования с FEA над проектом 212 объекта детали, которая должна быть проанализирована. Конкретнее, программа 204 моделирования с FEA может быть выполнена с возможностью математически моделировать каждую из операций для производства детали или другого объекта в порядке, в котором они бы выполнялись при производстве, как задано проектом 212 объекта. Например, программа 204 моделирования с FEA может выполнять предварительную гибку, может применять выходные данные моделирования предварительной гибки к моделированию предварительного формования и может применять выходные данные моделирования предварительного формования к моделированию гидроформования, приводя к моделированным результатам 214. В виде еще одного примера, программа 204 моделирования с FEA может выполнять моделирование предварительной гибки и может применять выходные данные моделирования предварительной гибки к моделированию гидроформования, приводя к моделированным результатам 214. Моделированные результаты 214, определенные программой 204 моделирования с FEA, затем могут использоваться для идентификации проблем с деталями, созданными согласно проекту 212 объекта, по мере того как моделируется, таких как участки, восприимчивые к формированию морщин, области, для которых может быть вероятным расслаивание, или участки, которые могут испытывать допуски на форму и сборку сверх требований проекта.
Так как более поздние стадии моделирования с FEA могут зависеть от результатов более ранних стадий, ошибки на более ранних стадиях моделирования с FEA могут вносить вклад в сильно неточные моделированные результаты 214. Одна из областей, в которой подходы с FEA гидроформования претерпевают неудачу в том, чтобы точно моделировать производство, относится к расчету остаточной упругой деформации во время и после операции предварительной гибки. Вследствие различий между моделированной и реальной упругой отдачей, типично существует две технологических карты гибки для проекта 212 объекта: проектная технологическая карта гибки, предназначенная для иллюстрации намеченного проекта детали, независящего от специфичных характеристик заготовки 104, подвергаемой механической обработке, и технологическая карта гибки с компенсацией упругой отдачи, которая реально используется гибочной машиной, учитывающая характеристики заготовки 104.
Некоторые пакеты программ для FEA могут быть выполнены с возможностью осуществлять моделирование согласно технологической карте гибки спроектированной детали. Следовательно, моделированная деталь после упругой отдачи может иметь неправильные геометрические форму и размеры. В таких пакетах программ, жесткие ограничения могут накладываться на деталь, по существу повсюду за исключением реальной зоны гибки, предотвращая упругую отдачу во время предварительной гибки. Однако упругая отдача затем может высвобождаться во время следующей операции, когда ограничения сняты, приводя к неправильным моделированным данным для операций предварительного формования и гидроформования, давая в результате неточные моделированные результаты 214.
В других пакетах программ для FEA, технологическая карта гибки с компенсацией упругой отдачи может моделироваться с последующим этапом упругой отдачи. Однако технологическая карта гибки с компенсацией упругой отдачи претерпевает неудачу в том, чтобы отвечать за различия заготовки 104 от партии к партии, которые типично требуют коррекции оператором гибочной машины. Более того, спрогнозированная FEA упругая отдача может по-прежнему сильно не соответствовать реальной упругой отдаче во многих случаях, что может побуждать моделирование с FEA требовать кроме того дополнительную технологическую карту с компенсацией упругой отдачи для выполнения FEA; однако, ограниченная оснастка имеется в распоряжении для содействия созданию такой целенаправленной технологической карты.
Для принятия мер в ответ на эти недостатки, программа 204 моделирования с FEA может быть выполнена с возможностью моделировать операцию предварительной гибки с использованием технологической карты гибки спроектированной детали по проекту 212 объекта и может накладывать жесткие ограничения на деталь во время таких операций предварительной гибки повсюду кроме реальной зоны гибки. После того, как операция предварительной гибки завершена, программа 204 моделирования с FEA может быть выполнена с возможностью переустанавливать составляющие тензора напряжений для каждой точки объединения каждого элемента дискретизированной детали (например, устанавливать в ноль), эффективно устраняя любую связанную остаточную упругую деформацию в моделировании с FEA операции предварительной гибки.
Программа 204 моделирования с FEA может быть дополнительно выполнена с возможностью сохранять другие параметры элементов моделирования предварительной гибки с FEA, такие как составляющие тензора деформаций и накопленной действующей пластической деформации. Посредством выполнения оставшейся части FEA гидроформования с использованием скорректированных результатов моделирования операции предварительной гибки, программа 204 моделирования с FEA может быть выполнена с возможностью давать значительно более точные результаты и соответственно более кроткое оборотное время моделирования по сравнению с другими используемыми на данный момент подходами к моделированию с FEA гидроформования.
Фиг.3 иллюстрирует примерную последовательность 300 операций для выполнения FEA со скорректированной остаточной упругой деформацией после гибки. Последовательность 300 операций, например, может выполняться программой 204 моделирования с FEA, выполняемой устройством 202 обработки, для выполнения моделирования гидроформования.
На этапе 302, программа 204 моделирования с FEA принимает проект 212 объекта для использования при формовании заготовки 104 в изготавливаемый объект. Объект, например, может быть автомобильным компонентом или деталью, таким как конструктивные элементы низа кузова, продольные брусья крыши кузова, передние брусья или рама фундамента двигателя. Заготовка 104, например, может быть трубчатым алюминиевым выдавленным профилем. Проект 212 объекта может включать в себя реальную технологическую карту гибки, задающую изгибы, которые должны быть выполнены над заготовкой 104, а также информацию, указывающую дополнительные технологические операции, которые должны выполняться после гибки, такие как операции предварительного формования и гидроформования в последовательности для формования заготовки 104 в требуемый объект.
На этапе 304, программа 204 моделирования с FEA дискретизирует объект, заданный проектом 212 объекта. Например, программа 204 моделирования FEA может быть выполнена с возможностью аппроксимировать геометрию объекта в виде набора точек или узлов, которые соединены друг с другом в сетке конечных элементов.
На этапе 306, программа 204 моделирования с FEA моделирует операцию предварительной гибки по проекту 212 объекта. Операция предварительной гибки может включать в себя один или более этапов гибки. Например, программа 204 моделирования с FEA может использовать FEA для вычисления информации, такой как механические напряжения, деформации и накопленные пластические деформации в каждом элементе сетки конечных элементов согласно реальной технологической карте гибки по проекту 212 объекта.
На этапе 308, программа 204 моделирования с FEA корректирует составляющие тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки, чтобы устранять остаточную пластическую деформацию после гибки. Например, программа 204 моделирования с FEA может быть выполнена с возможностью переустанавливать составляющие тензора деформаций для каждой точки объединения каждого элемента дискретизированной детали (например, устанавливать в ноль), эффективно устраняя любую связанную остаточную упругую деформацию в моделировании с FEA операции предварительной гибки.
На этапе 310, программа 204 моделирования с FEA завершает моделирование по проекту 212 объекта. Например, программа 204 моделирования с FEA может выполнять FEA над скорректированными моделированными результатами предварительной гибки, определенными на этапе 308, чтобы моделировать геометрическую форму, напряжения и деформации, являющиеся результатом любых выполняемых операций предварительного формования в отношении предварительно загнутой заготовки 104 согласно проекту 212 объекта. Эти моделированные операции могут включать в себя изменения, выполняемые, чтобы предоставлять заготовке 104 возможность располагаться надлежащим образом в пределах полости пресс-формы, к примеру, чтобы избегать защемления во время смыкания пресс-формы вокруг предварительно загнутой трубы или чтобы перераспределять материал по участкам относительно высокого локального растяжения. Программа 204 моделирования с FEA дополнительно может моделировать операцию гидроформования по проекту 212 объекта. Например, программа моделирования гидроформования может выполнять FEA над моделированными результатами предварительного формования, определенными на этапе 310, чтобы моделировать геометрическую форму, напряжения и деформации, являющиеся результатом операций гидроформования, выполняемых в отношении предварительно загнутой и предварительно формованной заготовки 104 согласно проекту 212 объекта.
На этапе 312, программа 204 моделирования с FEA выдает моделированные результаты 214. Например, программа 204 моделирования с FEA может выдавать моделированные результаты 214, указывающие моделированные напряжения, являющиеся результатом технологического процесса, на дисплей 216 и/или в запоминающее устройство 210. Моделированные результаты 214 могут указывать различные аспекты осуществимости проекта 212 объекта для моделируемого объекта, такие как, подтверждает ли результирующий объект максимальные предельные значения пластической деформации заготовки 104, или страдает ли результирующий объект от формирования чрезмерных морщин, проблем с расслаиванием или иным образом включает в себя участки частей, страдающие от допусков на форму и сборку сверх различных проектных требований. После этапа 312, последовательность 300 операций заканчивается.
Таким образом, посредством переустановки тензора напряжений промежуточных моделированных результатов после операции предварительной гибки, чтобы учитывать тонкую регулировку перегиба, выполняемую оператором гибочной машины, программа 204 моделирования с FEA может быть выполнена с возможностью точнее моделировать геометрическую форму, упругую отдачу после гидроформования и распределения деформаций и напряжений в реальной изготавливаемой детали без необходимости разрабатывать технологическую карту гибки с компенсацией упругой отдачи и выполнения дополнительного этапа моделирования упругой отдачи после гибки в FEA. Несмотря на то, что многие из примеров, раскрытых в материалах настоящего описания, относятся к гидроформованию, должно быть отмечено, что вышеуказанные технологии применимы к другим типам моделирования с FEA формования металла, имеющего моделированные изгибы, сопровождаемые дополнительными операциями, к примеру, гибку, сопровождаемую прессованием, токарно-давильным формованием или пескоструйной обработкой.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления описаны выше, не предполагается, что эти варианты осуществления описывают все возможные формы изобретения. Предпочтительнее, словесные формулировки, используемые в описании изобретения, являются скорее словесными формулировками описания, нежели ограничением, и понятно, что различные изменения могут быть произведены, не выходя из сущности и объема изобретения. Дополнительно, признаки различных вариантов осуществления изобретения могут комбинироваться для формирования дополнительных вариантов осуществления изобретения.
Claims (37)
1. Устройство для моделирования процесса гидроформования заготовок, содержащее
память, хранящую программу моделирования анализа конечных элементов для моделирования операции предварительной гибки по проекту объекта,
по меньшей мере один процессор, выполненный с возможностью использования хранящейся в памяти программы моделирования анализа методом конечных элементов для
моделирования операции предварительной гибки по проекту объекта, выполняемой в отношении заготовки при формовании объекта,
получения моделированных результатов предварительной гибки,
корректирования составляющих тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки, и
завершения моделирования объекта заготовки с использованием скорректированных моделированных результатов предварительной гибки,
и постоянный машиночитаемый носитель для передачи команд из упомянутой памяти на по меньшей мере один процессор.
2. Устройство по п. 1, которое предназначено для моделирования процесса гидроформования заготовки в виде трубчатого ковкого металлического профиля или экструдированного профиля.
3. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере один процессор выполнен с возможностью исполнения дополнительной программы моделирования анализа методом конечных элементов для
моделирования операции предварительного формования по проекту объекта согласно скорректированным моделированным результатам предварительной гибки для получения моделированных результатов предварительного формования и
моделирования операции гидроформования по проекту объекта согласно моделированным результатам предварительного формования для получения моделированных результатов гидроформования.
4. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере один процессор выполнен с возможностью исполнения дополнительной программы моделирования анализа методом конечных элементов для моделирования операции гидроформования по проекту объекта согласно скорректированным моделированным результатам предварительной гибки для получения моделированных результатов гидроформования.
5. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере один процессор выполнен с возможностью исполнения дополнительной программы моделирования анализа методом конечных элементов для
дискретизирования геометрии объекта во множество узлов конечных элементов, соединенных друг с другом в виде сетки, аппроксимирующей геометрию объекта,
моделирования операции предварительной гибки для получения моделированных результатов предварительной гибки для каждого из множества конечных элементов, и
корректирования составляющих тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки, связанных с каждым из конечных элементов, для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки.
6. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере один процессор выполнен с возможностью исполнения дополнительной программы моделирования анализа методом конечных элементов для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки посредством переустановки составляющих тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки в по существу ничтожную величину напряжения.
7. Устройство по п. 6, в котором по существу ничтожная величина напряжения является нулевой.
8. Устройство по п. 6, в котором по существу ничтожная величина напряжения имеет возможность переустановки в соответствии с корректировками, произведенными в отношении величины перегиба, выполняемого при производстве объекта из заготовки.
9. Способ моделирования процесса гидроформования заготовок,
включающий осуществление с использованием устройства по одному из пп.1-8 этапов, на которых:
моделируют, посредством программы моделирования гидроформования заготовок, выполняемой устройством обработки, операцию предварительной гибки по проекту объекта, выполняемую в отношении заготовки при формовании объекта, для получения моделированных результатов предварительной гибки,
корректируют, посредством программы моделирования гидроформования, составляющие тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки, и
завершают моделирование гидроформования с использованием скорректированных моделированных результатов предварительной гибки.
10. Способ по п. 9, который дополнительно включает этапы, на которых
моделируют операцию предварительного формования по проекту объекта согласно скорректированным моделированным результатам предварительной гибки для получения моделированных результатов предварительного формования, и
моделируют операцию гидроформования по проекту объекта согласно моделированным результатам предварительного формования для получения моделированных результатов гидроформования.
11. Способ по п. 9, который дополнительно включает этапы, на которых
дискретизируют геометрию объекта во множество узлов конечных элементов, соединенных друг с другом в виде сетки, аппроксимирующей геометрию объекта,
моделируют операцию предварительной гибки для получения моделированных результатов предварительной гибки для каждого из множества конечных элементов, и
корректируют составляющие тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки, связанных с каждым из конечных элементов, для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки.
12. Способ по п. 9, который дополнительно включает этапы, на которых исполняют программу моделирования гидроформования для устранения остаточной упругой деформации из моделированных результатов предварительной гибки посредством переустановки составляющих тензора напряжений моделированных результатов предварительной гибки в по существу ничтожную величину напряжения.
13. Способ по п. 12, в котором по существу ничтожная величина напряжения является нулевой.
14. Способ по п. 12, в котором по существу ничтожная величина напряжения переустанавливается в соответствии с корректировками, произведенными в отношении величины перегиба, выполняемого при производстве объекта из заготовки, которая находится вне по проекту объекта.
15. Постоянный машиночитаемый носитель для устройства для моделирования процесса гидроформования заготовок,
выполненный с возможностью хранения команд для моделирования этапов способа по одному из пп.9-14.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14/305,021 | 2014-06-16 | ||
| US14/305,021 US20150363524A1 (en) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Stress relief in a finite element simulation for springback compensation |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015122897A RU2015122897A (ru) | 2017-01-10 |
| RU2015122897A3 RU2015122897A3 (ru) | 2019-01-28 |
| RU2693715C2 true RU2693715C2 (ru) | 2019-07-04 |
Family
ID=54706929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015122897A RU2693715C2 (ru) | 2014-06-16 | 2015-06-15 | Устройство и способ моделирования процесса гидроформования заготовок, и машиночитаемый носитель для такого устройства |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150363524A1 (ru) |
| CN (1) | CN105279303A (ru) |
| DE (1) | DE102015108992A1 (ru) |
| RU (1) | RU2693715C2 (ru) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016003017A1 (de) | 2016-03-12 | 2017-09-14 | INPRO Innovationsgesellschaft für fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH | Verfahren zum Übertragen eines Spannungszustandes (Spannungstensors) eines FE-Simulationsergebnisses auf eine neue FE-Netz-Geometrie eines modellierten Konstruktionssystems in einer Simulationskette von Produktionsvorgängen |
| CN106424229A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-02-22 | 南通新通威机床有限公司 | 超大型折弯机结构优化及刚度补偿方法 |
| CN106874636B (zh) * | 2017-04-12 | 2020-04-17 | 南京航空航天大学 | 一种管材液压成形的快速预测方法 |
| CN109255195A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-01-22 | 北京长城华冠汽车技术开发有限公司 | 车门的开闭件预弯分析方法、装置及实现装置 |
| CN111468572B (zh) * | 2020-04-10 | 2021-04-06 | 燕山大学 | 一种滚弯工艺控制方法及系统 |
| CN112058961B (zh) * | 2020-08-20 | 2022-02-11 | 中国商用飞机有限责任公司 | 整体壁板的滚压成形方法、装置、设备和介质 |
| US12030102B2 (en) * | 2021-11-26 | 2024-07-09 | Industrial Technology Research Institute | Hemming system and method that incorporates expected springback to form a continuous path |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2335369C2 (ru) * | 2003-11-11 | 2008-10-10 | Ниппон Стил Корпорейшн | Устройство штамповки, способ штамповки, компьютерный программный продукт и носитель информации |
| RU2352423C2 (ru) * | 2004-09-10 | 2009-04-20 | Ниппон Стил Корпорейшн | Система обработки давлением, способ обработки давлением и компьютерный программный продукт |
| RU2414317C2 (ru) * | 2005-07-22 | 2011-03-20 | Эрбюс Франс | Способ и устройство моделирования сгибания трубы |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3462163D1 (en) * | 1983-04-23 | 1987-02-26 | Permanent Way Equip | Method of and apparatus for bending and straightening |
| AU2002349904A1 (en) * | 2001-10-24 | 2003-05-19 | Shell Oil Company | In situ thermal processing of a hydrocarbon containing formation |
| US20070251327A1 (en) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Broene William J | Crash analysis through estimation of residual strains resulting from metal formation |
| US8050897B2 (en) * | 2008-12-09 | 2011-11-01 | Livermore Software Technology Corporation | Solid finite elements suitable for simulating large deformations and/or rotations of a structure |
| CN102411641A (zh) * | 2010-09-25 | 2012-04-11 | 集美大学 | 一种基于数值模拟的汽车覆盖件回弹误差补偿方法 |
| US8560103B2 (en) * | 2010-11-17 | 2013-10-15 | Waldemar Kubli | Method and computing system for designing a sheet-metal-forming process |
-
2014
- 2014-06-16 US US14/305,021 patent/US20150363524A1/en not_active Abandoned
-
2015
- 2015-06-08 DE DE102015108992.0A patent/DE102015108992A1/de not_active Withdrawn
- 2015-06-15 RU RU2015122897A patent/RU2693715C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2015-06-15 CN CN201510330739.3A patent/CN105279303A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2335369C2 (ru) * | 2003-11-11 | 2008-10-10 | Ниппон Стил Корпорейшн | Устройство штамповки, способ штамповки, компьютерный программный продукт и носитель информации |
| RU2352423C2 (ru) * | 2004-09-10 | 2009-04-20 | Ниппон Стил Корпорейшн | Система обработки давлением, способ обработки давлением и компьютерный программный продукт |
| RU2414317C2 (ru) * | 2005-07-22 | 2011-03-20 | Эрбюс Франс | Способ и устройство моделирования сгибания трубы |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20150363524A1 (en) | 2015-12-17 |
| DE102015108992A1 (de) | 2015-12-17 |
| CN105279303A (zh) | 2016-01-27 |
| RU2015122897A (ru) | 2017-01-10 |
| RU2015122897A3 (ru) | 2019-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2693715C2 (ru) | Устройство и способ моделирования процесса гидроформования заготовок, и машиночитаемый носитель для такого устройства | |
| CN104307939A (zh) | 大相对弯曲半径薄壁冲压件回弹补偿方法 | |
| CN104200037A (zh) | 一种小双曲度钣金件的成形模具设计方法 | |
| Sofuoğlu et al. | Springback behavior of AA6082T6 tubes in three-point bending operation | |
| Azaouzi et al. | A numerical method for the optimal blank shape design | |
| Kim et al. | Manufacture of an automobile lower arm by hydroforming | |
| Sebastiani et al. | Numerical investigation on dynamic effects during sheet metal spinning by explicit finite-element-analysis | |
| Azaouzi et al. | An heuristic optimization algorithm for the blank shape design of high precision metallic parts obtained by a particular stamping process | |
| Gassara et al. | Optimization of springback in L-bending process using a coupled Abaqus/Python algorithm | |
| Zhang et al. | A new method for automatic optimization of drawbead geometry in the sheet metal forming process based on an iterative learning control model | |
| Chen | An analysis of forming limit in the elliptic hole-flanging process of sheet metal | |
| Adrian et al. | Curating Datasets of Flexible Assemblies to Predict Spring-Back Behavior for Machine Learning Purposes | |
| Kim et al. | Implementation of backward tracing scheme of the FEM for design of initial tubular blank in hydroforming | |
| JP2008221253A (ja) | シミュレーション解析方法および金型の設計方法 | |
| Kim et al. | Computational approach to analysis and design of hydroforming process for an automobile lower arm | |
| Ng et al. | Validation of a modified material model for use with shell elements to improve the predictive accuracy of the thickness distribution in superplastic forming of sheet metals | |
| Mohamed ElShazly et al. | A Finite Element Analysis Verification of a Machine-Trained Mathematical Model of T-Tube Hydroforming | |
| Takahashi | Virtual Tryout Technologies for Preparing | |
| Chen et al. | Experimental and Simulation Analysis of Effect of Fillet Radius of Micro Square Hole on Copper Sheets in Deep Drawing of Sheets. | |
| Sreenivasulu et al. | Simulative analysis of Tube Hydroforming process | |
| Cheong et al. | Rigid-plastic finite element simulation of cold forging and sheet metal forming by Eulerian meshing method | |
| Siswanto et al. | Springback Behavior Prediction of Benchmark Problem II Numisheet 2008 Model Under Smooth Drawbead | |
| Yang et al. | Recent trends in numerical simulation of three-dimensional sheet forming processes | |
| Prasanthi | FEA Simulation analysis of tube hydroforming process using DEFORM-3D | |
| Gelin et al. | Recent advances in process optimization and control for the design of sheet and tube hydroforming processes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200616 |