Riassunto analitico
Durante il periodo di tirocinio presso la FISA Srl, ho scelto di intraprendere una ricerca approfondita su un fenomeno presente in tutti i processi produttivi con grandi deformazioni a freddo e che affligge la loro simulazione per il collaudo strutturale. Il problema principale che divide la realtà dal virtuale è il fenomeno dell’incrudimento; durante processi che presentano deformazioni massive il materiale subisce un cambiamento del reticolo cristallino aumentando la resistenza meccanica. È naturale pensare che un manufatto derivato da imbutitura deformi localmente in funzione della geometria finale da ottenere. L’incrudimento è correlato alla deformazione e alla sua entità, questo dimostra che il componente ottenuto tramite tale processo non può essere considerato con proprietà meccaniche omogenee bensì locali o puntuali, questo determina la difficoltà maggiore. Una simulazione strutturale standard come usualmente utilizzata in azienda per la previsione del comportamento statico dei sedili pone delle complicazioni durante l’analisi dei risultati, in quanto la scocca viene analizzata con proprietà meccaniche riferite al materiale vergine e non al materiale incrudito, come conseguenza si ha che componente non passa il collaudo virtuale. Questo viene eseguito tramite simulazione agli elementi finiti replicando le prove definite dalle varie normative del settore e su richiesta dei clienti possono essere fatte delle prove più gravose. Secondo ricerche svolte, almeno due autori hanno eseguito degli studi riguardo al fenomeno dell’incrudimento legato allo stampaggio di lamiera e il modo di mappare le nuove proprietà meccaniche implementandole in simulazioni strutturali. La soluzione a questo problema è simulare il processo di stampaggio tramite tecnica agli elementi finiti, estrapolandone i risultati e conferendo nuove proprietà meccaniche al modello strutturale, specificando elemento per elemento le differenze in spessore e tensione di snervamento. Lo scopo del presente lavoro di tesi è dimostrare che è di fondamentale importanza la mappatura delle proprietà meccaniche legate allo stampaggio a freddo, nonché si presta alla presentazione di un ulteriore modo di correlazione fra i risultati derivanti da simulazioni di processo e simulazioni strutturali FEM. Sono stati confrontati due modelli non lineari in parte identici, differenti solo per proprietà meccaniche e spessore della lamiera. Alla scocca è stata applicata una forza con modulo costante ottenendo lo snervamento localizzato in alcune parti del componente e successivamente scaricata per misurare il residuo del ritorno elastico. Il medesimo caso di carico è stato svolto nella prova reale, questo per poter validare il modello. Si sono viste delle differenze sostanziali fra i due risultati ottenuti e il modello con proprietà mappate mostra una convergenza alla realtà migliore rispetto a quello con proprietà omogenee. Questo si può vedere meglio nella fase di scarico della simulazione, i residui sono molto più prossimi alla realtà rispetto al modello di confronto e dunque è ammissibile che l’entità della deformazione plastica sia più simile a quella avvenuta nel test statico reale. Per ottenere una convergenza ottimale dei risultati delle simulazioni bisogna indagare ulteriormente alcuni aspetti come: il modulo di Young del materiale, la sua possibile variazione durante la lavorazione meccanica ed effettuare simulazioni di stampaggio più accurate. Riassumendo, risulta necessaria la mappatura degli effetti del processo produttivo per ottenere dei risultati che convergono alla realtà.
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