Наслов: Физичко и нумеричко моделирање процеса обраде деформисањем

Тип: Монографија

Аутор: Весна Мандић

ПРЕДГОВОР

Kонкурентски притисци на светском тржишту и захтеви потрошача се из године у годину повећавају, тако да су пројектанти принуђени да уводе нове технологије и приступе у развоју и пројектовању производа и процеса, како би смањили време и трошкове и истовремено постигли висок квалитет и поузданост производа. Традиционално пројектовање производних процеса не дозвољавају овакве захтеве, с обзиром да пројектовање и израда пробних алата и производа по принципу „триал-анд-еррор" захтева доста времена. Примена нових производних технологија и концепта интегрисаног развоја производа и процеса је неопходна. То подразумева симултано извођење активности моделирања производа и симулације производних процеса, тзв. виртуелне производње у раним фазама пројектовања нових производа и алата за њихову производњу.

Пројектовање процеса обраде деформисањем код нас се најчешће изводи применом елементарних метода теорије пластичности и заснива се на искуству и интуицији експерата који се баве проблемима обраде. У оваквом приступу пројектовању основне тешкоће настају у случају сложенијих процеса обраде са комплексним геометријама обратка и алата, поготову у неар-нет-схапе обради и вишеоперационим процесима. Често је неопходан већи број индустријских експеримената и покушаја за одређивање технолошког поступка и верификацију прототипова алата, при чему касније корекције на алатима и измене технологије изазивају знатне трошкове.

Примена концепта физичког и нумеричког моделирања процеса обраде деформисањем може превазићи поменуте проблеме у традиционалном приступу пројектовању, кроз ефикасну процену концептуалних пројектних решења, технологија, прототипова алата, а да се при томе не ремети текући производни процес и ангажују производни капацитети Нумеричке симулације процеса применом софтвера на бази методе коначних елемената се успешно примењују за елиминацију дефеката течења материјала, одређивање и оптимизацију параметара процеса, одређивање напона у алату као превенција лома алата и предвиђање особина обратка кроз деформационо-напонску анализу и процену микроструктуре. Осим тога, веома је лако вршити измене у конструкцији алата, и пратити утицај тих промена на параметре процеса, па тако доћи до оптималне геометрије алата у свим фазама процеса.

Монографија „Физичко и нумеричко моделирање процеса обраде деформисањем" представља синтезу научног и истраживачког рада аутора у области физичког и нумеричког моделирања процеса обраде деформисањем. На почетку је дат преглед и карактеристике моделних материјала који се користе у физичком моделирању процеса. Посебно се разматрају карактеристике пластелина и његових мешавина а у оквиру експерименталног дела рада и одређивање кривих течења. Регресионом анализом добијени су висококорелативни математички модели кривих течења који се користе у нумеричким симулацијама. Потпуну сличност моделног и реалног процеса је немогуће остварити, па је при моделирању процеса обраде довољно задовољити услове сличности контактних услова и сличности кривих течења моделног и реалног материјала. У ту сврху, "ринг-тест" методом су одређени коефицијенти/фактори трења у моделним експериментима са пластелином, при различитим врстама материјала алата и мазива. Тиме је створена добра основа за физичко моделирање различитих процеса обраде деформисањем у топлом стању.

За потребе физичког моделирања процеса развијен је уређај који у свом централном делу има лако изменљиве радне елементе алата са транспарентним површинама па је могуће снимање целог процеса у референтној равни. Паралелно са физичким моделирањем процеса изводи се и нумеричка симулација истих, применом софтверских решења за 2Д и 3Д анализе методом коначних елемената и методом коначних запремина. Истовремено коришћење програма за нумеричку симулацију и технике физичког моделирања у истраживању и развоју процеса је комплементарно, с обзиром на њихове предности и ограничења. Тиме се врши верификација резултата обе методе и омогућује њихова применљивост на реалне процесе.

У последњим поглављима монографије приказани су неки од резултати истраживања у моделирању и симулацији производних процеса реализованих у сарадњи са индустријом, у оквиру активности Центра за виртуелну производњу. Развијени интегрисани приступ у развоју производа и припадајућих процеса је демонстриран у последњем поглављу кроз студију случаја, где се користе технике виртуелног инжењеринга потпомогнуте најсавременијом опремом и софтверима за реверзни инжењеринг, брзу израду прототипова, виртуелну производњу и виртуелну стварност.

Овом приликом аутор изражава велику захвалност рецензентима Проф. др Милентију Стефановићу, Проф. др Драгиши Вилотићу и Проф. др Милети Јањићу на вишегодишњој сарадњи и корисним сугестијама у току припреме ове монографије. Такође, аутор се захваљује инжењерима из предузећа која су иницирала и помогла реализацију истраживања индустријских процеса чији су резултати приказани у седмом поглављу, као и сарадницима Центра за виртуелну производњу без чије свесрдне помоћи већи део приказаних резултата у овој монографији не би био реализован.

Kрагујевац, јул 2012. године

Аутор

Садржај:

Предговор, Значај моделирања процеса обраде деформисањем, Физичко моделирање процеса, Нумеричко моделирање процеса, Одређивање кривих течења материјала, Моделирање контактног трења, Физичко-нумеричко моделирање процеса топле запреминске обраде, Моделирање осталих процеса обраде деформисањем, Интеграција нумеричких симулација у брзом развоју производа