LAMINACIÓN DE METAL SIMULADA EN ABAQUS CON CÁLCULO EXPLÍCITO

Se conoce como laminación o laminado al proceso industrial por medio del cual se reduce el espesor de una lámina de metal o de materiales semejantes con la aplicación de presión mediante el uso de distintos procesos, como la laminación de anillos o el laminado de perfiles. Por tanto, este proceso se aplica sobre materiales con un buen nivel de maleabilidad. La máquina que realiza este proceso se le conoce como laminador.

Los cálculos de elementos finitos se utilizan cada vez más para analizar el alargamiento y la propagación del material durante el laminado. Si bien el proceso de formación se lleva a cabo a menudo a baja velocidad del rodillo, este ejemplo muestra que una cantidad considerable de información de ingeniería se puede conseguir mediante el uso del procedimiento de la dinámica explícitas en Abaqus / explícita para modelar el proceso.

MÉTODO DE RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA

El laminado se realiza normalmente a velocidades relativamente bajas, es natural suponer que el análisis estático es el enfoque de modelado adecuada. Velocidades de laminación típicas (velocidad de superficie del rodillo) son del orden de 1 m / seg. A estas velocidades los efectos de inercia no son significativos, por lo que la respuesta-a excepción de los efectos del tipo de material de la conducta-es casi estática.

Las geometrías de laminado generalmente requieren modelado tridimensional e incluyen el comportamiento del material no lineal y discontinuos efectos contacto y la fricción. Debido a que el tamaño del problema es grande y los efectos discontinuos dominan la solución, el enfoque de la dinámica explícitos es a menudo menos costoso computacionalmente y más fiable que una técnica de solución cuasi-estático implícito.

Tensión plana

Un cálculo de deformación plana permite al usuario resolver una serie de cuestiones de modelado en dos dimensiones antes de intentar un cálculo tridimensional más caro. En particular, un factor de escala aceptable de masa efectiva para ejecutar el procedimiento de la dinámica transitoria se puede determinar.

La solución final del problema se presenta en 3d.

DESCRIPCIÓN DEL EJEMPLO

Geometría

Sección transversal cuadrada de 40 mm por 40 mm y una longitud de 92 mm se reduce a una altura de 30 mm mediante laminado a través de una caja de laminación

Materiales y propiedades

El rodillo en el modelo se supone que es rígido y se modela como una superficie rígida analítica. El endurecimiento isotrópico curva de rendimiento del acero se supone: elasticidad isotrópica, con el módulo de Young de 150 GPa y proporción de 0,3 de Poisson. El endurecimiento por deformación se describe el uso de 11 puntos sobre el límite de elasticidad frente a la curva de deformación plástica, con un límite de fluencia inicial de 168,2 MPa y una tensión máxima de rendimiento de 448.45 MPa. La dependencia de la velocidad o dependencia de la temperatura no se tiene en cuenta.

Interacciones

Fricción de Coulomb se supone entre el rodillo y la placa, con un coeficiente de fricción de 0,3. La fricción juega un papel importante en este proceso, ya que es el único mecanismo por el cual la placa se empuja a través de la caja de laminación.

Condiciones de contorno

El rodillo se hace girar a una velocidad angular constante de 1 revolución por segundo (6,28 rad / seg), que corresponde a una velocidad de superficie del rodillo de 1,07 m / seg. La placa se le da una velocidad inicial en la dirección x . La velocidad inicial se elige para que coincida con el componente x de la velocidad del rodillo en el punto de primer contacto. Esta elección de los resultados de velocidad inicial en una aceleración neta de cero en la dirección x en el punto de contacto y reduce al mínimo el impacto inicial entre la placa y el rodillo. Esto reduce al mínimo la perturbación transitoria inicial.

Elementos de control

El análisis utiliza "pure stiffness form of hourglass control"

Para el caso de tres dimensiones, tanto la formulación "orthogonal kinematic formulation and the centroidal kinematic" se consideran.

Se aplica el mass scalling factor. Si se aumenta la densidad del material por un factor de f^2 aumenta el incremento de tiempo estable por un factor de f. En el caso de plain strain podemos determinarlo o también tenemos la opción de que abaqus lo calcule automáticamente. El objetivo es modelar el proceso en el período de tiempo más corto en el que las fuerzas de inercia son aún insignificantes

Bulk Viscosity Damping --> introduce amortiguación asociada con esfuerzo volumétrica. Su propósito es mejorar la modelización de eventos dinámicos de alta velocidad.El valor predeterminado del amortiguamiento lineal coeficiente b1 es 0,06. - El valor por defecto del coeficiente de atenuación cuadrática b2 es 1,2