Melhoria da previsão do fenómeno de retorno elástico em processos de estampagem multi-etapa

Abstract

O foco deste estudo visa a melhoria da previsão do fenómeno de retorno elástico em processos de estampagem multi-etapa. A metodologia adoptada consiste em simular os vários processos a que a chapa está sujeita (embutidura, corte e dobragens) com diferentes combinações dos parâmetros numéricos disponíveis no programa AutoForm® de modo a controlar todo o processo de embutidura. O estudo considera uma chapa de um aço de alta resistência (HX) que apresenta propriedades ortotrópicas. Os parâmetros numéricos seleccionados (radius penetration, max element angle, initial element size e max refinement level) foram analisados de forma isolada, e a sua influência na previsão do retorno elástico determinada com base na comparação com a geometria nominal. A análise efectuada permitiu identificar uma forte interacção entre os parâmetros seleccionados. O posterior estudo, realizado com base na comparação dos resultados numéricos com experimentais, permitiu concluir que o parâmetro que apresenta um maior impacto é o initial element size. Os resultados indicam qua a adopção de um menor valor inicial permite obter maior precisão na previsão do retorno elástico. No entanto, tal acarreta custos de computação e espaço virtual necessário. Assim, o refinamento recomendado corresponde a um compromisso entre a precisão e o custo, e corresponde a um tamanho de elemento inicial de 5 e um nível de refinamento máximo de 5. De referir que a indústria prefere obter maior precisão na previsão do retorno elástico em detrimento do tempo computação.

The main goal of this study is the improvement of springback prediction in multi-stage sheet metal forming processes. The method adopted consists in the simulation of the various processes undertaken by the blank (stamping, cutting and flanging) with different combinations for the numerical parameters available in AutoForm®, in order to control all the stamping process. The study is performed considering a high strength steel sheet (HX) that presents orthotropic properties. The selected numerical parameters (radius penetration, max element angle, initial element size and max refinement level) were analyzed separately and their influence in springback prediction was analyzed based on the comparison with the reference geometry for the selected component. The analysis indicates a strong interaction between the selected parameters. The subsequent study performed, based on the comparison of the experimental results with numerical ones, allowed to conclude that the parameter that had the most influence is the initial element size. The results shows that the adoption of a smaller initial finite element size permits the improvement of the precision in springback prediction. Nevertheless, this corresponds to higher computation costs and virtual space demands. Thus, the recommended refinement (with an initial finite element size of 5 and a maximum refinement level of 5) presents the best compromise between precision and cost. Industry prefers to gain in results improvement as long as the computational costs remains within admissible values.