Weiterentwicklung eines Berechnungsansatzes zur FE-Simulation des Werkzeugverschleißes bei Schmiedeprozessen unter Verwendung von Rigid-Body-Elementen (T10*)

进一步开发使用刚体单元对锻造过程中工具磨损进行有限元模拟的计算方法 (T10*)

• 批准号: 200627791
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Collaborative Research Centres (Transfer Project)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2010-12-31 至 2011-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/200627791?language=en
• 关键词: Weiterentwicklung; eines; Berechnungsansatzes; zur; FE

In Zeiten sich verknappender Energie- und Rohstoffressourcen werden große Anforderungen an die Herstellung von Gütern gestellt. Der werkstoffseitige Leichtbau und die belastungsop-timierte Auslegung von Bauteilen stellen große Herausforderungen an die produzierenden Unternehmen. Für die Herstellung hoch belasteter Bauteile, beispielsweise im Automobilbe-reich, bietet die umformtechnische Fertigung großes Potenzial. Die Verfahren der Blech- und Massivumformung zeichnen sich u. a. durch eine gute Materialausnutzung und der Möglich-keit einer belastungsangepassten Bauteilgestaltung bei komplexer Bauteilgeometrie aus.Während eines Warmumformprozesses sind die Schmiedewerkzeuge hohen thermischen, tribologischen, chemischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Diese Belastungen haben einen Verschleiß der Werkzeugfunktionsflächen und somit eine verringerte Maßhal-tigkeit und Qualität der geschmiedeten Bauteile zur Folge. Schließlich kommt es dadurch zu einem Ausfall der Werkzeuge. Neben einer Erhöhung der Werkzeugstandzeiten ist daher das Ziel einer angepassten Fertigungsplanung die Vermeidung von vorzeitigem verschleiß-bedingtem Werkzeugausfall. Um kostenintensive Ausfallzeiten aufgrund von Produktionsstill-stand zu vermeiden, werden große Anstrengungen unternommen, eine realitätsnahe Prog-nose der Werkzeugstandzeit schon in der Konzeptionsphase geben zu können. Dazu wer-den die während der Umformung auftretenden Werkzeugbelastungen durch den Einsatz der Finite-Element-Methode (FEM) ermittelt. Mit Hilfe der FEM ist eine realitätsnahe Vorhersage des Materialflusses, der Formfüllung, der Umformkraft, der thermisch bedingten Bauteil-schrumpfung sowie der Temperatur- und Spannungsfelder während des Umformprozesses möglich. Die Berechnung der Werkzeugstandzeit ist heutzutage jedoch noch nicht Stand der Technik. Die gezielte Programmerweiterung durch Implementierung von Unterroutinen in kommerzielle FE-Systeme ermöglicht die Berechnung der verschleißrelevanten Prozessgrö-ßen an Schmiedewerkzeugen.Die FE-gestützte Bestimmung der Werkzeugbelastungen für die Verschleißberechnung ist bislang nur mit elastischer Werkzeugmodellierung möglich. Dies geht jedoch mit einer gro-ßen Elementanzahl und einem hohen Rechenaufwand einher. Ein neuer Ansatz zur opti-mierten Verschleißvorhersage an Schmiedewerkzeugen ist die Weiterentwicklung der Ver-schleißberechnung unter Einsatz von Rigid-Body-Elementen (RB-Elementen). Diese basie-ren auf einer starren Elementformulierung, besitzen jedoch ein erweitertes Analysepotenzial in Bezug auf die Berechnung der auftretenden Werkzeugbelastungen. Eine weitere Verbes-serung der Prozessauslegung soll durch die Implementierung und Anwendung des am IFUM neu entwickelten Reibmodells in das FE-Programmsystem simufact.formingGP 9.0 der Firma Simufact Engineering GmbH erreicht werden.Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Reduzierung des Modellierungs- und Berech-nungsaufwandes sowie eine Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit. Die numerischen Ver-schleißberechnungen erfolgen an den beiden Schmiedeprozessen „Napf“ und „Ritzelwelle“ aus dem Sonderforschungsbereich 489 (SFB 489). Die Validierung des neu entwickelten Berechnungsansatzes erfolgt durch die Gegenüberstellung und den Vergleich der experi-mentellen Daten mit den generierten numerischen Berechnungsergebnissen.

在这个时代，能源和罗斯托夫的源泉都来自于Anforderungen和Dee Herstellung von Gütern Gegellt。他说：“这是一件很重要的事情，因为这是一件很重要的事情。Für die Herstellung Hoch Belasteter Bauteile，BeispielSweise in Automobilbe-Reich，Bietet die umformtech ische Fertigung groçes Potenzial.他说：“这是一件非常重要的事情，因为它是一件非常重要的事情，因为它是一件非常重要的事情。这是一件非常重要的事情，因为这是一件非常重要的事情。施利埃利希·科姆特和他的兄弟姐妹在一起。他说：“这是一件非常重要的事情，因为这件事发生了。从现在开始，我们仍在继续生产，但这些产品并不是真正的产品，而是真正意义上的产品。用有限元方法对其进行了有限元分析。麻省理工学院的有限元分析是材料流动、材料流动和材料流动的真实存在，这是一种材料加工过程中的一种新的方法。这是一种新的技术标准。在德国国家经济和社会系统中，程序的实施并不是常规的，而是与之相关的过程和过程。死在耶多克和他的头上，然后他就死了。Ein Neuer Anatz zur Opti-mierten Verschleiüvhersage an Schmiedewerkzeugen ist die Weiterentwickung der Ver-Schlei？berechnung Unter einatz von Rigid-Body-Elementen(RB-Elementen).从元素公式到分析结果，我们都知道了这一点。在有限元程序系统仿真的基础上，建立了GP 9.0 der Firma Simuact Engineering GmbH erreicht，Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Reduzierung des Modellierungs-und Berech-nungsofandes Sowie eine Verbeung der Ergebisgenaukeit.数字Ver-Schleiüberechnungen erfolgen an den beiden Schmiedeprozessen“NAPF”and“Ritzelwell”Aus Dem Sonderforschungsbereich 489(SFB 489)。在实验中，所有的数字都是正确的，只有这些数字才是正确的。