STUDIUL DINAMIC AL SCULELOR ACTIVE DE TÃIERE FOLOSIND METODA ELEMENTULUI FINIT

STUDIUL DINAMIC AL SCULELOR ACTIVE DE TÃIERE FOLOSIND METODA ELEMENTULUI FINIT

11.1 Consideratii generale

Integrarea societãtilor românesti în contextul unei economii de piatã guvernate de legi specifice, impune sistemului decizional din aceste societãti sã fie într-o permanentã cãutare de solutii pentru cresterea vitezei de reactie 10310x2320k la stimulii pietei.

Unul din rãspunsurile verificate la problema de mai sus îl constituie adoptarea unei solutii de tip inginerie concurentã - o metodã modernã, eficientã, care eliminã, prin natura ei, operatiunile de rutinã, mari consumatoare de timp si resurse umane, specifice proiectãrii clasice, în favoarea activitãtilor direct creatoare. Aceasta se bazeazã pe integrarea designului (CAD), a analizei constructive (CAE), a analizei si simulãrii proceselor industriale si a fabricãrii SDV-isticii (CAM) într-un mediu unitar, care sã permitã coerenta transmiterii simultane a informatiei între domeniile mai sus amintite (PDM).

Problematica cea mai complexã a ingineriei concurente este înglobatã în ingineria de proces. Dacã definirea geometriei unui model este relativ usoarã, iar functionare poate fi analizatã cu putinã experientã cu ajutorul pachetelor software CAE (care eliminã interminabilele formule din Rezistenta Materialelor cu nenumãratii lor coeficienti), analiza de proces implicã atât folosirea metodei elementelor finite cât si a experientei vaste din domeniul proceselor industriale, ca sã amintim doar douã din punctele cheie.

Abordând cele mai diverse aplicatii (ambutisare, stantare, etc.), ingineria de proces presupune înlocuirea metodei traditionale iterative build-test-rebuild cu construirea unor prototipuri virtuale a cãror fabricatie este analizatã si simulatã cu ajutorul computerului.

Rezultatele obtinute la testarea virtualã sunt similare celor care s-ar obtine la testarea fizicã a unei tehnologii. Aceasta este utilizatã în industrie, ulterior etapei de analizã structuralã cu ajutorul elementelor finite, prin reprezentarea unui numãr suficient de detalii practice care sã conducã la obtinerea unor rezultate realisitice, în acest fel economisindu-se costurile si timpul alocat etapei de testare a tehnologiei propuse.

Proiectarea ºi monitorizarea proceselor de deformare plasticã depinde de gradul de cunoaºtere a caracteristicilor materialului de prelucrat, condiþiile ce apar la interfaþa dintre sculã ºi semifabricat, mecanica deformãrii plastice, echipamentul tehnologic utilizat ºi condiþiile impuse piesei finite. Aceºti factori influenþeazã alegerea geometriei sculei ºi a materialului semifabricatului, precum ºi condiþiile de deformare (viteza, temperatura dezvoltatã în piesã ºi în scule, lubrifierea etc.). Atingerea unor performanþe ridicate ºi extinderea aplicabilitãþii procedeelor de deformare plasticã impun dezvoltarea continuã a cercetãrilor din acest domeniu, pentru cunoaºterea ºi stãpânirea tuturor factorilor de influenþã.

Îmbunãtãþirea înþelegerii comportãrii materialelor în timpul deformãrii plastice conduce la îmbunãtãþirea proiectãrii proceselor de deformare. Cercetãrile din acest domeniu s-au axat pe stãpânirea proceselor de prelucrare tehno-mecanicã de obþinere a proprietãþilor finale ale semifabricatelor ºi pe dezvoltarea de noi metode de determinare a deformabilitãþii materialelor. Indicii de deformabilitate permit estimarea cantitativã a proprietãþilor de rezistenþã ale materialului ºi implicit a forþei de deformare necesare. Tehnicile aplicate pentru determinarea acestor indici depind de metoda de deformare urmãritã.

Dezvoltarea tehnicilor de simulare computerizatã cum ar fi cea bazatã pe metoda elementului finit conduce ºi ea, la stabilirea unei legãturi vitale între partea de proiectare a tehnologiilor ºi echipamentelor de lucru ºi partea axatã pe cunoaºterea comportãrii materialului la deformare.

În ultimii ani, s-a constatat dezvoltarea intensivã a programelor de simulare numericã în programe industriale complexe, având ca principal obiectiv, descrierea cât mai precisã a comportãrii termo-mecanice a materialelor în timpul procedeului de deformare plasticã.

11.2. Stabilirea modelului de calcul

Pentru studiu se foloseºte programul Solid Works rulat pe un computer Pentium IV. Modelul poansonului creat în acest program este prezentat în fig. 11.1.

Fig.11.1

Pentru cele cinci poansoane studiate se considerã partea de sprijin a poansoanelor încastratã iar pe partea frontalã în zona activã a acestora o forþã uniform distribuitã, determinatã experimental, de mãrime variabilã funcþie de fiecare sculã activã în parte, astfel:

poanson OSC10 îmbunãtãþit nefolosit 6483 daN;

poanson OSC10 acoperit prin scântei 6574 daN;

poanson OSC10 cromat 6693 daN;

poanson 205Cr115 îmbunãtãþit 6771 daN;

poanson OSC10 nitrurat 6831 daN;

poanson OSC10 îmbunãtãþit 6949 daN.

Valorile forþelor sunt maxime ºi au fost determinate experimental ºi analitic în capitolele anterioare.

Pentru aceastã analizã se folosesc elemente tetraedale de ordinul II.

Se lucreazã in sistemul internaþional de unitãþi cu urmãtoarele valori:

=7,85.10^-6 [kg/dm³]; E=2,15^.10⁵MPa; T=25^o[C];

Fig.11.2

Metoda de discretizare folositã este h-element, iar metoda de integrare este Kutta-Merson. Se vor pune condiþiile de reazem ºi forþele ca în fig.11.2.

Dupã stabilirea condiþiilor de contur se va realiza o primã analizã staticã sub acþiunea forþelor pe suprafaþa frontalã.

11.2 Rezultate.Prezentarea graficã

Valorile maxime ale tensiunilor ºi deformaþiilor se prezintã în tabelul 11.1, iar pentru fiecare caracteristicã se poate realiza o imagine graficãºi implicit optimizarea modelului (exeplu fig.11.3).

Fig.11.3 Poanson OSC10 îmbunãtãþit nefolosit

Tabelul nr.11.1