Mahajan Pushkar Entwicklung eines Verfahrens zur beschleunigten Simulation von Walzprofilierprozessen

Entwicklung eines Verfahrens zur beschleunigten Simulation von Walzprofilierprozessen

 

Motivation

Walzprofilieren gilt als eines der wichtigsten Umformverfahren zur Erzeugung komplexer Profilstrukturen. Die Auslegung des Prozesses gilt als sehr komplex und hängt von einer Vielzahl an Parametern ab, die vor allem anhand von Erfahrungswerten optimiert werden. Eine weitere Möglichkeit diese Herausforderung zu meistern und Optimierungen durchzuführen, bieten numerische Simulationen. Diese numerischen Verfahren sind jedoch sehr zeitaufwändig und abhängig von numerischen Eingangsgrößen. Eine Verkürzung der Rechenzeit ist daher anzustreben und kann über neuartige Algorithmen erreicht werden.

Stationärer Zustand im Walzprofilierprozess
Abbildung 1: Stationärer Zustand im Walzprofilierprozess

Zielsetzung

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur beschleunigten Simulation von Walzprofilierprozessen. Unter Ausnutzung der auftretenden stationären Zustände wird dabei eine gleichbleibende Ergebnisqualität der FE-Simulationen erreicht. Der entwickelte Algorithmus macht sich die auftretenden stationären Zustände zu Nutze um Zustandsvariablen zu extrapolieren. Weiterhin sollen die numerischen Ergebnisse durch experimentelle Arbeiten validiert werden.

Extrapolation der Zustandsvariablen auf das weitere Blech
Abbildung 2: Extrapolation der Zustandsvariablen auf das weitere Blech

Vorgehensweise

Die Simulationen werden durch numerische Methoden durchgeführt. Ein stationärer Zustand stellt sich beim Walzprofilieren nach jeder Umformstufe ein [Abbildung 1]. Dieser Bereich kann anhand der unveränderten plastischen Längsdehnungen an der Blechkante in zwei aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erkannt werden. Nach dem Erreichen des stationären Zustands wird die Simulation angehalten und alle Zustandsvariablen bis zur darauffolgenden Umformstufe und dem sich dabei einstellenden Kontakt extrapoliert. Diese Extrapolation wird dabei für jede Umformstufe wiederholt bis der gesamte Walzprofilierprozess abgeschlossen ist.

 

Danksagung

Dieses Forschungsvorhaben wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.