Modeling of incremental massive forming
Final Report Abstract
Die im Rahmen dieses Projektes untersuchte Mehr-Netz-Methode konnte auch im dritten Projektzeitraum entsprechend dem vorgesehenen Arbeitsprogramm weiterentwickelt werden. Erfolgreich war dabei insbesondere die Erweiterung des Einsatzgebietes auf die phenomenologische Berechnung von Gefügeentwicklungen (Kornwachstum, Rekristallisation). Neben der Entwicklung eines Interpolationsalgorithmus zur Übertragung der Zustandsvariablen der Mikrostruktursimulation ist es gelungen, die Mikrostruktursimulation in den Algorithmus der Mehr-Netz-Methode zu integrieren. Hierbei wurde jedoch nicht der ursprünglich vorgesehene Weg über die Verwendung von normierten Vektoren zur Beschreibung der Gefügezustände umgesetzt, da er nicht zielführend war. Stattdessen wird außerhalb der Umformzonen die thermisch-mechanische Simulation unabhängig von der Gefügesimulation ausgeführt und bei Aktualisierungen des Speichernetzes die Mikrostrukturentwicklung in diesem Bereich separat unter Verwendung der berechneten Abkühlung berechnet. Die Einbindung eines beschleunigten Datenübertragungsalgorithmus in die Mehr-Netz-Methode konnte erfolgreich implementiert und getestet werden. Die dadurch erzielte Beschleunigung der Simulation fällt jedoch nur gering aus. Auf die Einbindung einer parallelisierten Datenübertragung wurde verzichtet, da hier keine wesentliche weitere Beschleunigung der Simulation erreicht werden kann. Das Ziel die Simulation inkrementeller Massivumformprozesse für thermischmechanische Probleme in Verbindung mit einer Mikrostruktursimulation ohne eine wesentliche Verschlechterung der Ergebnisqualität zu beschleunigen, konnte durch die Weiterentwicklung der Mehr-Netz-Methode erreicht werden. Die Kombination der Mehr-Netz-Methode mit den Arbeitsergebnissen aus anderen Teilprojekten führte nicht zu einer weiteren Beschleunigung der Simulation der hier betrachteten Umformprozesse. Die um die Gefügesimulafion enweiterte Mehr-Netz-Methode wird in Zukunft in weiteren Forschungsprojekten eingesetzt werden. So wird die Methode zum Beispiel in einem von der DFG finanzierten Projekt „Bulk metal formed parts for power plants" im Rahmen der „Brazilian-German Collaborative Research Initiative on Manufacturing Technology" (BRAGECRIM) zur Auslegung von Hohlwellen für Windkraftanlagen eingesetzt.
Publications
- Implementing a high accuracy Multi-Mesh Method for incremental Bulk Metal Forming. Cirp Annals-Manufacturing Technology, 2007, 56(1), pp. 313-316
Hirt, G., Kopp, R., Hofmann, O., Franzke, M., and Barton, G.
- Modelling and optimization of incremental bulk metal forming processes for near net shape components. In: Proceedings oft the XXVII Senafor, 2007, Porto Alegre, pp. 115-128
Hofmann, O., Hirt, G., Franzke, M., and Schäfer, D.
- Improved remeshing algorithms for a Multi Mesh Method applied to ring rolling simulations. In: Proceedings of the 9th International Conference on Technology of Plasticity, 2008, Gyeongju, Korea, KSTP Korean Society for Technology of Plasticity, pp. 648-653
Schäfer, D., Hirt, G., Franzke, M., and Barton, G.
- Adaptive meshing for thermo-mechanical simulation of incremental bulk metal forming processes. IV European Conference on Computional Mechanics (ECCM), 16.-21.5.2010, Paris, Frankreich
Schaefer, D., Hirt, G.
- Phenomenological microstructure simulation of incremental bulk metal forming using a multi mesh method. "10th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes", 13.-17.6.2010, Pohang, Südkorea
Hirt, G., Schäfer, D.
