Naslov: Fizičko i numeričko modeliranje procesa obrade deformisanjem
Tip: Monografija
Autor: Vesna Mandić
PREDGOVOR
Konkurentski pritisci na svetskom tržištu i zahtevi potrošača se iz godine u godinu povećavaju, tako da su projektanti prinuđeni da uvode nove tehnologije i pristupe u razvoju i projektovanju proizvoda i procesa, kako bi smanjili vreme i troškove i istovremeno postigli visok kvalitet i pouzdanost proizvoda. Tradicionalno projektovanje proizvodnih procesa ne dozvoljavaju ovakve zahteve, s obzirom da projektovanje i izrada probnih alata i proizvoda po principu „trial-and-error" zahteva dosta vremena. Primena novih proizvodnih tehnologija i koncepta integrisanog razvoja proizvoda i procesa je neophodna. To podrazumeva simultano izvođenje aktivnosti modeliranja proizvoda i simulacije proizvodnih procesa, tzv. virtuelne proizvodnje u ranim fazama projektovanja novih proizvoda i alata za njihovu proizvodnju.
Projektovanje procesa obrade deformisanjem kod nas se najčešće izvodi primenom elementarnih metoda teorije plastičnosti i zasniva se na iskustvu i intuiciji eksperata koji se bave problemima obrade. U ovakvom pristupu projektovanju osnovne teškoće nastaju u slučaju složenijih procesa obrade sa kompleksnim geometrijama obratka i alata, pogotovu u near-net-shape obradi i višeoperacionim procesima. Često je neophodan veći broj industrijskih eksperimenata i pokušaja za određivanje tehnološkog postupka i verifikaciju prototipova alata, pri čemu kasnije korekcije na alatima i izmene tehnologije izazivaju znatne troškove.
Primena koncepta fizičkog i numeričkog modeliranja procesa obrade deformisanjem može prevazići pomenute probleme u tradicionalnom pristupu projektovanju, kroz efikasnu procenu konceptualnih projektnih rešenja, tehnologija, prototipova alata, a da se pri tome ne remeti tekući proizvodni proces i angažuju proizvodni kapaciteti Numeričke simulacije procesa primenom softvera na bazi metode konačnih elemenata se uspešno primenjuju za eliminaciju defekata tečenja materijala, određivanje i optimizaciju parametara procesa, određivanje napona u alatu kao prevencija loma alata i predviđanje osobina obratka kroz deformaciono-naponsku analizu i procenu mikrostrukture. Osim toga, veoma je lako vršiti izmene u konstrukciji alata, i pratiti uticaj tih promena na parametre procesa, pa tako doći do optimalne geometrije alata u svim fazama procesa.
Monografija „Fizičko i numeričko modeliranje procesa obrade deformisanjem" predstavlja sintezu naučnog i istraživačkog rada autora u oblasti fizičkog i numeričkog modeliranja procesa obrade deformisanjem. Na početku je dat pregled i karakteristike modelnih materijala koji se koriste u fizičkom modeliranju procesa. Posebno se razmatraju karakteristike plastelina i njegovih mešavina a u okviru eksperimentalnog dela rada i određivanje krivih tečenja. Regresionom analizom dobijeni su visokokorelativni matematički modeli krivih tečenja koji se koriste u numeričkim simulacijama. Potpunu sličnost modelnog i realnog procesa je nemoguće ostvariti, pa je pri modeliranju procesa obrade dovoljno zadovoljiti uslove sličnosti kontaktnih uslova i sličnosti krivih tečenja modelnog i realnog materijala. U tu svrhu, "ring-test" metodom su određeni koeficijenti/faktori trenja u modelnim eksperimentima sa plastelinom, pri različitim vrstama materijala alata i maziva. Time je stvorena dobra osnova za fizičko modeliranje različitih procesa obrade deformisanjem u toplom stanju.
Za potrebe fizičkog modeliranja procesa razvijen je uređaj koji u svom centralnom delu ima lako izmenljive radne elemente alata sa transparentnim površinama pa je moguće snimanje celog procesa u referentnoj ravni. Paralelno sa fizičkim modeliranjem procesa izvodi se i numerička simulacija istih, primenom softverskih rešenja za 2D i 3D analize metodom konačnih elemenata i metodom konačnih zapremina. Istovremeno korišćenje programa za numeričku simulaciju i tehnike fizičkog modeliranja u istraživanju i razvoju procesa je komplementarno, s obzirom na njihove prednosti i ograničenja. Time se vrši verifikacija rezultata obe metode i omogućuje njihova primenljivost na realne procese.
U poslednjim poglavljima monografije prikazani su neki od rezultati istraživanja u modeliranju i simulaciji proizvodnih procesa realizovanih u saradnji sa industrijom, u okviru aktivnosti Centra za virtuelnu proizvodnju. Razvijeni integrisani pristup u razvoju proizvoda i pripadajućih procesa je demonstriran u poslednjem poglavlju kroz studiju slučaja, gde se koriste tehnike virtuelnog inženjeringa potpomognute najsavremenijom opremom i softverima za reverzni inženjering, brzu izradu prototipova, virtuelnu proizvodnju i virtuelnu stvarnost.
Ovom prilikom autor izražava veliku zahvalnost recenzentima Prof. dr Milentiju Stefanoviću, Prof. dr Dragiši Vilotiću i Prof. dr Mileti Janjiću na višegodišnjoj saradnji i korisnim sugestijama u toku pripreme ove monografije. Takodje, autor se zahvaljuje inženjerima iz preduzeća koja su inicirala i pomogla realizaciju istraživanja industrijskih procesa čiji su rezultati prikazani u sedmom poglavlju, kao i saradnicima Centra za virtuelnu proizvodnju bez čije svesrdne pomoći veći deo prikazanih rezultata u ovoj monografiji ne bi bio realizovan.
Kragujevac, jul 2012. godine
Autor
Sadržaj:
Predgovor, Značaj modeliranja procesa obrade deformisanjem, Fizičko modeliranje procesa, Numeričko modeliranje procesa, Određivanje krivih tečenja materijala, Modeliranje kontaktnog trenja, Fizičko-numeričko modeliranje procesa tople zapreminske obrade, Modeliranje ostalih procesa obrade deformisanjem, Integracija numeričkih simulacija u brzom razvoju proizvoda
| < Prethodna | Sledeća > |
|---|