Análisis comparativo de formulaciones de elementos finitos para simular la conformación en caliente de componentes aeroespaciales de Ti-6Al-4V
Autores: Pantalé, Olivier; Rangasamy Mahendren, Sharan Raj; Dalverny, Olivier
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis comparativo de formulaciones de elementos finitos para simular la conformación en caliente de componentes aeroespaciales de Ti-6Al-4V
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Análisis de elementos finitos
Proceso de conformado en caliente
Ti-6Al-4V
Formulaciones de elementos
Elementos de concha continuos
Efecto de recuperación de forma
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta un análisis completo de elementos finitos para comparar el rendimiento de diferentes formulaciones de elementos (elementos de concha clásicos, elementos sólidos y elementos de concha continuos) en la simulación del proceso de conformado en caliente a 725 grados Celsius de un componente aeroespacial de Ti-6Al-4V con un grosor inicial de 1.6 mm (0.063 pulgadas). El material en blanco Ti-6Al-4V se modela como un cuerpo deformable que exhibe un comportamiento plástico anisotrópico, mientras que las herramientas de conformado (matriz y punzón) se asumen como cuerpos rígidos. La simulación tiene en cuenta los efectos de la temperatura y la velocidad de deformación en las propiedades del material, incorporando fenómenos como la fricción y la anisotropía. Se estudian y comparan tres tipos de elementos diferentes: S4R y S4 (conchas clásicas), C3D8R y C3D8 (sólidos), y SC8R (concha continua con integración reducida). Finalmente, el modelo se valida comparando la geometría final predicha, especialmente la distribución del grosor, con las medidas experimentales. El modelo también puede predecir el efecto de recuperación elástica en la geometría final. El elemento de concha continua SC8R proporciona la representación más suave de las variaciones de grosor a lo largo de las regiones críticas de la pieza final. El estudio destaca la importancia de seleccionar el tipo de elemento apropiado para la simulación precisa de procesos de conformado en caliente que involucran grandes deformaciones y condiciones de contacto complejas. La capacidad de los elementos de concha continua para capturar con precisión las variaciones de grosor los convierte en candidatos ideales para tales aplicaciones.
Descripción
Este estudio presenta un análisis completo de elementos finitos para comparar el rendimiento de diferentes formulaciones de elementos (elementos de concha clásicos, elementos sólidos y elementos de concha continuos) en la simulación del proceso de conformado en caliente a 725 grados Celsius de un componente aeroespacial de Ti-6Al-4V con un grosor inicial de 1.6 mm (0.063 pulgadas). El material en blanco Ti-6Al-4V se modela como un cuerpo deformable que exhibe un comportamiento plástico anisotrópico, mientras que las herramientas de conformado (matriz y punzón) se asumen como cuerpos rígidos. La simulación tiene en cuenta los efectos de la temperatura y la velocidad de deformación en las propiedades del material, incorporando fenómenos como la fricción y la anisotropía. Se estudian y comparan tres tipos de elementos diferentes: S4R y S4 (conchas clásicas), C3D8R y C3D8 (sólidos), y SC8R (concha continua con integración reducida). Finalmente, el modelo se valida comparando la geometría final predicha, especialmente la distribución del grosor, con las medidas experimentales. El modelo también puede predecir el efecto de recuperación elástica en la geometría final. El elemento de concha continua SC8R proporciona la representación más suave de las variaciones de grosor a lo largo de las regiones críticas de la pieza final. El estudio destaca la importancia de seleccionar el tipo de elemento apropiado para la simulación precisa de procesos de conformado en caliente que involucran grandes deformaciones y condiciones de contacto complejas. La capacidad de los elementos de concha continua para capturar con precisión las variaciones de grosor los convierte en candidatos ideales para tales aplicaciones.