Sonlu elemanlar hesaplama parametrelerinin simülasyon süresi ve hassasiyetine etkisinin tespiti

Abstract

Yapılan çalışmada, sonlu elemanlar hesaplama parametrelerinin sac metal şekillendirme simülasyon süresi ve hassasiyetine etkisinin tespiti incelenmiştir. Bu kapsamda non-lineer sac metal şekillendirme simülasyonlarında hesaplama parametrelerinden simetri durumu, eleman boyutu, eleman formülasyonu, integrasyon nokta sayısı, zaman adım aralığı, adaptiv ağ yapısı derecesi, şekillendirme hızı etkisi, plastisite modeli ve çözümün gerçekleştirildiği sistemin çekirdek sayısı olmak üzere geniş bir küme analiz edilmiştir. Sac metal şekillendirme prosesi olarak malzeme şekillendirilebilirlik özelliklerinin belirgin şekilde analiz edilebildiği kare kutu çekme prosesi tercih edilmiştir. Malzeme olarak ise gelişmiş yüksek mukavemetli çeliklerden TRIP600 kullanılmıştır. Sonlu elemanlar analizi hassasiyetinin belirlenmesi amacıyla şekillendirme kuvvetinin zımba ilerleme mesafesine göre değişimini temsil eden deneysel eğri referans alınmıştır. Sonrasında belirlenen parametrelerin değişken değerlerinde simülasyonlar gerçekleştirilmiş olup her parametrenin hassasiyete ve çözüm süresine etkisi tespit edilmiştir. Bu kapsamda deneysel eğrinin tahmin edilebilirliği her parametre için incelenmiştir. Parametre kümelerinden süreyi minimize eden parametrelerin tespiti sonrasında elde edilen en verimli simülasyon sonucunda başlangıç durumuna göre hassasiyetten ödün vermeden zamandan yaklaşık %90 oranında tasarruf sağlanmıştır.

In the study, it is aimed to determine the effects of finite element calculation parameters on sheet metal forming simulation time and accuracy. In this context, symmetry condition, element size, element formulation, number of integration points, time step size, adaptivity level, forming speed, plasticity model, and number of cores in CPU are analyzed as finite element calculation parameters. Square cup drawing is used as sheet metal forming process due to its capability of analyzing materials formability properties. TRIP600 advanced high strength steel is used as material. Forming force vs. punch stroke curve is used as experimental result for validating finite element simulation prediction accuracy. Then, simulations with determinated parameters were performed with selected values and effects of these parameters on simulation time and accuracy are contained. Simulation with determined parameters minimized the simulation time as approximate 90%.