MODELAREA CONTINUA -DE LA MICRO LA MACRO …cnci.ancs.ro/downloads/y.pdf · Simulare MEF Produs final Plasticitatea cristalelor ... Hill `48 BBC 2008 ... Partener 1 UNIVERSITATEA

Conferinta Nationala a Cercetarii si Inovarii

Bucuresti, 7-9 Noiembrie 2012

MODELAREA CONTINUA -DE LA MICRO LA MACRO SCARA-

A MATERIALELOR AVANSATE IN FABRICATIA VIRTUALA

-PCCE 100-

www.comod.utcluj.ro

Director proiect

Prof.dr.ing. Dorel BANABIC

Universitatea Tehnica din Cluj Napoca



• Introducere

• Obiectivele proiectului

• Planul de realizare al proiectului

• Rezultate semnificative obtinute

• Echipamente achizitionate

• Criteriile minime de performanta. Diseminare

• Impactul rezultatelor obtinute

• Pagina de web a proiectului

Structura prezentarii

Conflictul intre functionalitate-costuri-masa

Reproiectare

Materiale

noi

Tehnologii

noi

Fabricatia

virtuala





• Tendinta principala in cercetarile privind tehnologiile mecanice se

inscrie pe directia dezvoltarii Fabricatiei Virtuale

• Simularea numerica a proceselor de deformare plastica este unul din

elementele de baza in Fabricatia Virtuala

• Metoda Elementului Finit (MEF) este cea mai utilizata metoda pentru

simularea proceselor de deformare plastica

• Cresterea performantelor de precizie a rezultatelor simularii proceselor

de deformare prin MEF se realizeaza cel mai eficient prin utilizarea unor

modele de material cat mai performante



Modelarea materialelor si Fabricatia Virtuala



Tim

p

Lungime

nm µm mm

ns

µs

ms

m

s

Nivel atomic

Evolutia golurilor

Analiza de Textura

Simulare MEF

Produs final

Plasticitatea cristalelor

Nano

Macro

Mezo

Micro

Atom

Automobil

Initiative pe plan mondial

Max-Planck Multiscale Modeling Initiative



Simulation Based Engineering Science Using multiscale modeling to invigorate engineering design with science

NSF Initiative



• Introducere











Obiectivele proiectului

1. Caracterizarea experimentală la nivel micro şi macro a aliajelor

selectate

2. Modelarea la nivel micro şi macroscopic a comportării materialelor

testate

3. Implementarea modelelor elaborate în programe de calcul

4. Validarea rezultatelor simularii unor procese de deformare

Obiectivul principal: de a elabora modele de material la nivel

microscopic şi de a le implementa în programe de simulare

ale unor procese de deformare la nivel macroscopic



Modelele fenomenologice utilizate in proiect

Modelele de plasticitate anizotropa

BBC 2005 si BBC2008

Implementate deja in programe comerciale de simulare cu EF

AUTOFORM utilizat de 95 % din constructorii de automobile pe plan mondial

Platforma UMMDp a Asociatiei Japoneze de Analiza Neliniara CAE (JANCAE)

http://web.archive.org/web/20081112171257/http:/www.autoform.com/products/product_incremental.html

Simularea unei piese din componenta autoturismului VOLVO V40

Hill `48 BBC 2008

Applications of the yield criteria in the FE





Calitatea

echipei de

cercetare

Denumire institutie; Denumire centru de

cercetare/ laborator/ grup de cercetare

Partener 1 UNIVERSITATEA TEHNICA DIN CLUJ-NAPOCA

CENTRU DE CERCETARE IN TEHNOLOGIA DEFORMARII

TABLELOR - CERTETA


LABORATOR DE MICROSCOPIE ELECTRONICA


LABORATOR DE STIINTA MATERIALELOR- FILME SUBTIRI


CENTRUL DE CERCETARE IN PRELUCRAREA IMAGINILOR SI

RECUNOASTEREA FORMELOR

Partener 5 INSTITUTUL DE MATEMATICA SIMION STOILOV AL ACADEMIEI

ROMANE

Partener 6 UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI

CENTRUL DE CERCETARE IN MECANICA MEDIILOR CONTINUE

Partenerii consortiului



Resursa umana

39%

2%

20%

34%

5%

Cercetatori cu experienta

Cercetatori in formare

Doctoranzi

Masteranzi

Tehnicieni

Resursa umane implicata in proiect



• Introducere











Diagrama Gantt a proiectului

1.1. Selectarea şi achiziţionarea materialelor de testare P1

1.2. Determinarea parametrilor mecanici-tractiune P1

1.3. Det. parametrilor mecanici-umflare hidraulică P1

1.4. Determinarea exp. a efectului spinului plastic P1

1.5. Realizarea unor grade de deformare diferite ale

tablelor prin laminare P1

1.6. Det. texturii mat. testate bazată pe XRD si EBSD P3

1.7. Determinarea microstructurii materialelor testate P2

1.8. Dezv.unui program de prelucrare automată a

imaginilor pentru det. formei şi distribuţiei golurilor P4

1.9. Det. exp. a formei si distribuţiei golurilor din material P2

1.10. Determinarea experimentală a suprafeţelor de curgere P1

1.11.Determinarea experimentală a CLD P1

2.1. Model de suprafeţe de curgere anizotropa P1

2.2. Utilizarea ODE in programe de analiza a texturilor P1+P3

2.3. Identificarea unui model fenomenologic de plasticitate P1+P3

utilizand date din analiza de textura

2.4. Elaborarea unor modele de tip Gurson pentru materiale P1+P2

anizotrope cu goluri

2.5. Model de plasticitate şi lege de ecruisare P1

fenomenologice bazate pe textură

2.6. Model de deteriorare anizotrop P6

2.7. Model fenom. al efectului Portevin–Le Chatelier P5

3.1. Algoritm şi program pentru predicţia CLD P1

3.2. Elaborarea unor metode de calcul numeric paralel P5

3.3. Includerea modelelor constitutive ca rutine utilizator P1

în programe EF existente

4.1. Determinarea parametrilor geometrici şi de proces P1

pentru piese deformate

4.2. Dezvoltarea unui program de măsurare a P4

deformaţiilor pieselor complexe

4.3. Validarea programului de simulare pentru cazul P1

tracţiunii uniaxiale

4.4. Validarea modelelor constitutive de predicţie a CLD P1

4.5. Validarea modelului de calcul al CLD pentru P1+P5

materiale care prezintă efect PLC

4.6. Validarea rezultatelor simulării procesului de P1

umflare hidraulică şi de ambutisare

5.1. Activitati de management P1



• Introducere











1. Cuplarea modelului BBC 2008 cu modelul de plasticitate cristalina ALAMEL

pentru predictia evolutiei texturii in timpul proceselor de deformare plastica

2. Dezvoltarea unui program de prelucrare automată a imaginilor pentru

determinarea formei şi distribuţiei golurilor

3. Elaborarea unor modele de tip Gurson avansat pentru materiale anizotrope cu

goluri (Cuplarea modelului Gologanu cu modelul BBC 2008)

Rezultate semnificative obtinute



Exemplu de predictie a texturii utilizind modelul ALAMEL cuplat cu BBC2008

Textura initiala a materialului

Materialul testat: AA1050

Textura prezisa utilizind

modelul BBC 2008

Textura masurata in piesa

ambutisata



PUTEM PREZICE CU ACURATETE FORMA SI

PARAMETRII MECANICI AI PIESELOR LA

SCARA MACROSCOPICA PORNIND DE LA

PARAMETRII MICROSCOPICI (TEXTURA)

ALAMEL (PLASTICITATE CRISTALINA)

+

BBC 2008 (MODEL FENOMENOLOGIC)

• Achizitia

imaginii

• Preselectia

zonelor

candidat

• Filtrarea

folosind un

sistem de

inteligenta

artificiala

Fiecare microgaura este descrisa numeric

• Aria,

• Perimetrul

• Axele de

elongatie

• Masuri de

porozitate,

• Etc.



PUTEM PREZICE CU ACURATETE

DEFECTELE PIESELOR LA SCARA

MACROSCOPICA PORNIND DE LA

PARAMETRII MICROSCOPICI (GOLURI)

GOLOGANU (MODEL DE EVOLUTIE AL GOLURILOR)

+

BBC 2008 (MODEL FENOMENOLOGIC)



• Introducere











Echipamentele de cercetare din dotarea laboratorului centrului CERTETA



• Introducere











Criterii minime de performanta :

Scorul Relativ de Influenta cumulat al articolelor publicate si acceptate este de aprox. 23.

S-au publicat :

8 articole in reviste cu factor de impact ridicat, din zona rosie (MMT-A, European Journal of Mechanics-A…)

8 articole …. din zona galbena

An

Număr de articole acceptate

spre publicare în reviste

indexate ISI

Număr de articole acceptate spre

publicare în reviste indexate în

baze de date internaţionale

Propus Realizat Propus Realizat

2010 4 4 2 5

2011 6 6 8 11

2012 8 7+6 9 14

2013 3 4

TOTAL 21 17+6=23 23 30



Revista ISSN SRI

PUBLICATE

1 Metallurgical and Materials Transactions-A 2012 1073-5623 4,8

2 IEEE Transactions on Image Processing 2011 1057-7149 3,73

3 European Journal of Mechanics-A 2011 0997-7538 1,84462

4 Engineering Analysis with Boundary Elements 2011 0955-7997 1,234

5 Advance Science Letters 2012 1936-6612 1,16144

6 Advance Science Letters 2012 1936-6612 1,16144

7 Steel Research International 2010 1869-344X 1,34524



10 Materials Manufacturing Processes 2012 1042-6914 0,53

11 IEEE Transactions on Applied Superconductivity 2011 1051-8223 0,529

12 Int J Advanced Manufacturing Technology 2011 0268-3768 0,79400

13 Computers, Materials and Continua 2010 1546-2218 1,363

TOTAL PUBLICATE 21,1832

ACCEPTATE

14 Journal of Numerical Analysis 2012 0036-1429 1,956

15 Applied Mathematical Modelling 2012 0307-904X 1,66667

22 Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2012 1003-6326 0,80357

16 Proceedings of the Romanian Academy-A 2012 1454-9069 0

TOTAL ACCEPTATE 24,8059

TRIMISE SPRE PUBLICARE

17 International Journal of Solids and Structure 2012 0020-7683 1,82192

18 Journal of Mechanics and Physics of Solids 2012 0022-5096 4,51613

19 Mathematics and Mecanics of Solids 2011 1081-2865 1,08615

20 International Journal of Materials Research 2012 2,006

21 Mechanics of Advanced Materials and Structures 2012 1537-6494 1,07948

23 Int J Computer Integrated Manufacturing 2012 0951-192X 0,66

TOTAL TRIMISE 36,7791













• Introducere











• Universitatea din Stuttgart, Germania

• Universitatea de Tehnologie din Tokyo, Japonia

• Universitatea POSTECH, Corea de Sud

• Universitatea Catolica din Leuven, Belgia

• Universitatea ETH Zurich, Elvetia

• Firma AUTOFORM, Zurich, Elvetia

• Firma Daimler, Stuttgart, Germania

Dezvoltarea de colaborari internationale



Implementarea modelelor BBC in programul AUTOFORM 2005-2012



Platforma UMMDp a Asociatiei Japoneze de Analiza Neliniara CAE(JANCAE)



Impactul rezultatelor obtinute in domeniul modelarii comportarii anizotrope

in opinia Asociatiei Japoneze de Analiza Neliniara in CAE (JANCAE)



• Introducere











Pagina de web a proiectului

http://www.comod.utcluj.ro/



MULŢUMESC PENTRU ATENŢIE !

Documents

MODELAREA CONTINUA -DE LA MICRO LA MACRO …cnci.ancs.ro/downloads/y.pdf · Simulare MEF Produs final Plasticitatea cristalelor ... Hill `48 BBC 2008 ... Partener 1 UNIVERSITATEA