Title

DETERMINAÇÃO DA ESTAMPABILIDADE DE AÇOS POR PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS E SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO PROCESSO DE ESTAMPAGEM

STEEL FORMABILITY DETERMINATION BY EXPERIMENTAL PROCESS AND NUMERICAL SIMULATION OF THE FORMING PROCESS

Authorship

Lobão, Maurício Centeno; Bolsi, Jean; Fancello, Eduardo Alberto; Oliveira, Carlos Augusto Silva de

Lobão, Maurício Centeno

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Bolsi, Jean

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Fancello, Eduardo Alberto

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Oliveira, Carlos Augusto Silva de

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DOI

10.5151/2594-5297-0026

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Abstract

Neste trabalho estudou-se a estampabilidade de um aço baixo carbono através da Curva Limite de Conformação (CLC) e foi realizada a simulação numérica do processo de estampagem. Na determinação da CLC utilizou-se o ensaio Nakazima. Este procedimento permitiu analisar as deformações ao longo da direção de laminação na chapa e a variação da força em função do deslocamento do punção, para posterior comparação com a simulação numérica. Na simulação numérica do processo de estampagem foi utilizado o Método dos Elementos Finitos (FEA) através do código comercial MSC Marc. Foram analisados aspectos relacionados à capacidade de reprodução qualitativa e quantitativa da deformação ao longo da direção de laminação da chapa. Foi estudado também o efeito do coeficiente de atrito na estampabilidade. O aumento do coeficiente de atrito torna a estricção mais localizada e afasta a região de maior deformação do centro do punção devido ao contato entre ferramenta e chapa restringir o escoamento. Nas regiões próximas a falha, os resultados da simulação numérica apresentaram diferença em comparação aos experimentais, porém nas regiões mais afastadas da falha, os resultados são comparáveis qualitativamente e quantitativamente. A incorporação de modelos que considerem o dano sofrido pelo material e permitem um refinamento automático da malha a partir de determinado nível de deformação nas regiões de falha podem ser uma alternativa para diminuir esta diferença.

This work is concerned with the experimental determination of the Forming Limit Diagram (FLD) and the numerical simulation of the forming process. The forming limits diagram is determined by Nakazima’s test, which makes it possible to obtain the different strain fields present in the forming process using only one tool rack. It can be used to determine the distribution of the strains in the laminated direction of the sheet and the variation of force as a function of the punch displacement. Finally, the FLD’s are compared with the numerical simulation results. The steel used in the experimental process is BC G2 RL. The numerical simulation of the forming process using the Finite Element Method (FEM) is performed using MSC Marc`s software. It can be used qualitatively and quantitatively reproduce the strains on steel sheet and the influence of the friction coefficient. The analysis performed using shell elements shows some differences compared with axisymmetric and 3-D solid elements. The differences are mainly, near the area of punch center this is because, the elements near this area have bad aspect ratios. Increasing the friction coefficient makes the necking more localized and it moves the area of higher strains away from the punch center. This is because of the contact between the sheet and the tool, which restricts the yield of material in these areas. Comparing the numerical simulation to the experimental results shows that there is a difference in the failure region. However, moving away from the failure region the results are qualitatively and quantitatively similar. The incorporation of models that account for materials damage and permit an automatic refinement of the failure areas tends to decrease this difference.

Keywords

Curva CLC; estampagem; método dos elementos finitos

forming limits diagram, numerical simulation of the forming process, finite element method.