Modelação e simulação numérica do processo de estampagem multi-etapa: elemento de suporte

Abstract

O processo de conformação de chapas metálicas é um processo de elevada importância na industria metalomecânica, em particular na industria automóvel. À medida que a exigência da industria aumenta, quer em relação à qualidade das peças produzidas, quer no que toca aos custos de produção, a procura por métodos que facilitem o projeto de novos produtos ganha importância. A simulação numérica apresenta-se como resposta a esta procura, ao permitir testar os processos projetados e detetar possíveis defeitos nos mesmos, reduzindo assim o número de ciclos projeto-protótipo necessários até à obtenção do processo final, o que reduz os custos do projeto, quer em termos monetários, quer em termos temporais.Este trabalho tem como objetivo a simulação numérica do processo de estampagem multi-etapa responsável pela produção de um componente de suporte automóvel. Ao longo deste trabalho será feita uma análise da sequência de estampagem, seguida de uma descrição dos passos necessários à preparação do modelo de elementos finitos, incluindo a discretização do esboço e das ferramentas, bem como a definição das fases da simulação. Depois será feita uma análise dos resultados da simulação numérica, com o intuito de detetar possíveis defeitos do processo. Os resultados obtidos incluem a geometria da chapa ao longo das várias fases da simulação, as distribuições de deformação plástica equivalente e das forças aplicadas pelas ferramentas, e, uma análise das trajetórias de deformação plástica em dois pontos considerados importantes na chapa.

The sheet metal forming process is an increasingly relevant process in metalworking industry, particularly in automotive industry. As industry demands increase, both regarding the quality of the produced components, and regarding production costs, the search for new methods to facilitate the project phase of new products gains importance. Numerical simulation is presented as an answer to this issue, by allowing the projected processes to be tested, revealing possible defects with these processes, and therefore reducing the amount of project-prototype cycles necessary until the final process is obtained. This leads to reduced project costs, both monetarily and regarding the amount of time spent.The objective of the presented work is the numerical simulation of the multi-stage forming process responsible for producing an automotive support component. Throughout this work, an analysis of the forming sequence is shown, followed by a description of the necessary steps in preparing the finite element model. This includes the discretization of the tools and the metal sheet, as well as the definition of the numerical simulation phases. Afterwards the simulation results will be analyzed, with the goal of identifying possible defects with the process. These results include the sheet geometry throughout the various simulation phases, the equivalent plastic strain and applied force distribution, and, an analysis of the strain paths in two points of the sheet that were considered important.