Simulação de processos de conformação multi-etapa: casos de aplicação com o software DD3IMP

Abstract

A presente dissertação tem como objetivo desenvolver uma solução melhorada para a simulação de processos de conformação de chapa multi-etapa, no software DD3IMP, bem como a recolha de dados de vários casos de estudo, para disponibilizar exemplos práticos para os utilizadores do DD3IMP. Este software permite a simulação de processos de conformação de chapa a partir da aplicação do método de elementos finitos com formulação implícita. Como ponto de partida para este tópico, apresentam-se os conceitos essenciais, para melhor compreender a conformação multi-etapa, de modo a apoiar a realização do trabalho e contextualizando o leitor para o mesmo. De seguida, apresentam-se os objetivos a atingir com este trabalho, uma breve descrição dos softwares utilizados, com especial enfoque no DD3IMP, seguido de um Guia de Leitura, para auxiliar o leitor na consulta do presente documento. Posteriormente, é feita uma revisão de literatura acerca da conformação, a sua evolução e os seus processos, bem como uma contextualização sobre a simulação numérica dos processos de conformação de chapa metálica, essencial à realização deste trabalho. Na presente dissertação estudam-se 3 casos de estudo diversos, em que todos os referidos casos abordam componentes obtidos por conformação multi-etapa. Os componentes de cada caso de aplicação terão geometrias e dimensões diversas dos demais componentes e, portanto, cada componente requererá uma abordagem própria para a simulação do processo de fabrico do mesmo. Posteriormente à definição de cada caso de aplicação e das ferramentas a utilizar, foi necessário definir os parâmetros dos ficheiros de input e posterior análise dos resultados obtidos no final da simulação numérica, com uma observação crítica acerca dos mesmos e da sua congruência com o que seria esperado a nível teórico. Por fim e após simular os diversos casos de estudo, percecionaram-se as reais dificuldades e limitações existentes no software DD3IMP, fornecendo-se do ponto de vista do utilizador do DD3IMP, diversas sugestões de melhoria a implementar no código do referido software. No seguimento das sugestões dadas, acresce ainda a definição de objetivos futuros no desenvolvimento do DD3IMP, de modo a facilitar e melhorar a sua utilização.

The present dissertation aims to develop an improved solution for the simulation of multi-step sheet metal forming processes, in the DD3IMP software, as well as the collection of data from several case studies, to provide practical examples for DD3IMP users. This software allows the simulation of sheet metal forming processes from the application of the finite element method with implicit formulation. As a starting point for this topic, the essential concepts are presented, in order to better understand the multi-step conformation, in order to support the work and contextualize the reader for it. Then, the objectives to be achieved with this work are presented, a brief description of the software used, with a special approach in the DD3IMP, followed by a Reading Guide, to assist the reader in consulting the present document. Subsequently, a literature review is carried out on forming, its evolution and processes, as well as a contextualization on the numerical simulation of sheet metal forming processes, which is essential to carry out this work. In this dissertation, 3 different case studies are studied, in which all referred cases approach components obtained by multi-stage conformation. The components of each application case will have geometries and dimensions different from the other components and, therefore, each component will require its own approach for simulating its manufacturing process. After defining each case and the tools to be used, it was necessary to define the parameters of the input files and subsequent analysis of the results obtained at the end of the numerical simulation, with a critical observation about them and their congruence with what would be expected on a theoretical level. Finally, and after simulating the different case studies, the real difficulties and limitations existing in the DD3IMP software were perceived, providing, from the point of view of a DD3IMP user, several suggestions for improvement to be implemented in the code of that software. Following the suggestions given, it was also added up the definition of future objectives in the development of the DD3IMP, in order to facilitate and improve its use.