Aproximação inversa e otimização topológica aplicados à determinação de leiaute de Tailored Blanks

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silveira, Márcio Eduardo
Data de Publicação: 2007
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/90254
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
id UFSC_3e79c6b63dc4fce17ca9cb635ff94c57
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/90254
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Aproximação inversa e otimização topológica aplicados à determinação de leiaute de Tailored BlanksEngenharia mecânicaOtimização topológicaConformação de metaisTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaOs blanks soldados ou tailored blanks consistem de peças de aços de diferentes espessuras, classes de resistência ou revestimentos, unidos por meio de algum processo de soldagem de alta qualidade, de forma a resultar em um único blank que, após a conformação, dá origem à peça final. A produção de peças conformadas de alta qualidade, em curto espaço de tempo e a baixo custo é um dos principais objetivos nas indústrias de conformação mecânica. Para evitar o alto custo de procedimentos de "tentativa e erro", o uso de simulação numérica em processos de onformação mecânica está em constante progresso na indústria de estampagem. As principais ferramentas de análise numérica disponíveis atualmente são baseadas no método dos elementos finitos (MEF), utilizando formulações incrementais no tempo a partir de técnicas de integração temporal explícitas e implícitas, que se caracterizam por consumir um razoável tempo de processamento, devido às propriedades não-lineares do modelo. No entanto, em estágios iniciais do projeto, é de interesse ter uma ferramenta numérica rápida a fim de se ter uma estimativa da variação da espessura, distribuição das deformações e tensões, assim como o leiaute inicial da chapa. Alguns métodos simplificados têm sido desenvolvidos nos últimos anos com este propósito. A idéia básica destes métodos, conhecidos como Aproximação Inversa (Inverse Approach ou One-Step Aproach), é realizar uma análise não-linear para determinar as posições dos nós no blank inicial, as deformações e a espessura da peça final, sem considerar os processos incrementais de plasticidade e contato. Este trabalho consistiu em utilizar técnicas de otimização topológica e análise de conformação de chapas via Aproximação Inversa, para estimar o leiaute inicial de um tailored blank considerando apenas o aspecto de falha do material no processo de fabricação. O problema de otimização foi modelado através do método do Lagrangeano Aumentado, via minimização da massa e tendo como restrições as Curvas Limite de Conformação. Por se tratar de um problema de deslocamento prescrito, a técnica utilizada pela formulação SIMP deixa de ter efeito na penalização das regiões intermediárias de material. Para contornar esta dificuldade foi proposta uma alteração da superfície de falha, cuja geometria reforça a eliminação do material intermediário. Os resultados obtidos foram satisfatórios neste quesito, sendo um importante passo para um contexto mais amplo, onde a busca de um leiaute ótimo está vinculada tanto a objetivos de desempenho da peça em uso (já estampada), quanto à restrição de falha no processo de manufatura. The tailored blanks consists of sheet metal with different thickness, strength or coverings, joined by a process of high quality welding, in order to form an only blank, that after the forming process, result in a final piece. The production of high quality sheet metal forming at the low time and cost, is one of the main objectives of the stamping industries. To prevent the high cost of the try-out procedures, the use of numerical simulation in sheet metal forming is in constant progress. The main numerical analysis tools available are based on the Finite Elements Method (FEM), which uses incremental formulations on the time by explicit or implicit techniques of integration. These simulations are characterized by high cost of processing, due to the highly nonlinear properties of the model. However, in initials phases of designs, it is interesting to have a fast numerical tool in order to obtain an estimate of the thickness and strains variations, as well as the initial layout of the blank. Some simplified methods have been developed in the last years with this intention. The basic idea of these methods, known as Inverse Approach (or One-Step), is to carry through a nonlinear analysis to determine the nodes positions in initial blank, the strain and the thickness of the final piece, without considering the incremental processes of plasticity and contact. In this work it was used topological optimization techniques and sheet metal forming analysis by Approach Inverse, to design the initial layout of a tailored blank, considering only the manufacture process as failed criteria. The optimization problem was modeled by Augmented Lagrangean Method where the Forming Limited Curves (FLC) were utilized as constraint of the problem of mass minimization. As the problem is characterized by the prescribed strain, the technique used by SIMP formulation did not have effect on the penalization of the intermediary density. In order to resolve this difficulty, it was proposed a change on the failed surface, where the geometry impose the decreasing of the intermediary material. The results obtained were satisfactory in the target, being a important step for a general context, where the searches for the optimum layout is tied the both performance of piece in use and manufacture process.Florianópolis, SCFancello, Eduardo AlbertoUniversidade Federal de Santa CatarinaSilveira, Márcio Eduardo2012-10-23T07:43:35Z2012-10-23T07:43:35Z20072007info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis1 v.| il., grafs., tabs.application/pdf246666http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/90254porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2013-05-03T01:08:23Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/90254Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732013-05-03T01:08:23Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Aproximação inversa e otimização topológica aplicados à determinação de leiaute de Tailored Blanks
title Aproximação inversa e otimização topológica aplicados à determinação de leiaute de Tailored Blanks
spellingShingle Aproximação inversa e otimização topológica aplicados à determinação de leiaute de Tailored Blanks
Silveira, Márcio Eduardo
Engenharia mecânica
Otimização topológica
Conformação de metais
title_short Aproximação inversa e otimização topológica aplicados à determinação de leiaute de Tailored Blanks
title_full Aproximação inversa e otimização topológica aplicados à determinação de leiaute de Tailored Blanks
title_fullStr Aproximação inversa e otimização topológica aplicados à determinação de leiaute de Tailored Blanks
title_full_unstemmed Aproximação inversa e otimização topológica aplicados à determinação de leiaute de Tailored Blanks
title_sort Aproximação inversa e otimização topológica aplicados à determinação de leiaute de Tailored Blanks
author Silveira, Márcio Eduardo
author_facet Silveira, Márcio Eduardo
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Fancello, Eduardo Alberto
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Silveira, Márcio Eduardo
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia mecânica
Otimização topológica
Conformação de metais
topic Engenharia mecânica
Otimização topológica
Conformação de metais
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
publishDate 2007
dc.date.none.fl_str_mv 2007
2007
2012-10-23T07:43:35Z
2012-10-23T07:43:35Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 246666
http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/90254
identifier_str_mv 246666
url http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/90254
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 1 v.| il., grafs., tabs.
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Florianópolis, SC
publisher.none.fl_str_mv Florianópolis, SC
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652194882256896

Registros relacionados