Publication details
Abstracts and keywords
W części pracy dotyczącej przeglądu literatury dokonano klasyfikacji metod badawczych oporów tarcia w wybranych procesach obróbki plastycznej. Na tej podstawie przedstawiono i omówiono teoretyczno–doświadczalne metody oceny oporów tarcia ze szczególnym uwzględnieniem wykorzystania Metody Elementów Skończonych. Omówiono również modele geometryczne wykorzystywane do analiz zjawisk kontaktowych, fizykochemicznych i geometrii powierzchni modeli na symulację numeryczną tarcia ślizgowego oraz analizę kinematyczną modeli węzłów tarcia w procesie wytłaczania blach. Dokonano również charakterystyki metod numerycznych stosowanych do przeprowadzania symulacji procesów wytwórczych przy wykorzystaniu Metody Elementów Skończonych. Na podstawie przeprowadzonej analizy literaturowej określono wnioski i zdefiniowano zadania dotyczące realizacji podjętego tematu pracy. W części pracy dotyczącej badań własnych opracowano modele geometryczne narzędzi i próbek dla określenia węzłów tarcia o charakterze ślizgowym. W rozdziale trzecim pracy opisano zasadę działania autorskiego programu komputerowego zwanego "czwartym modułem MES". Przedstawiono i opisano pięć metod obliczeniowych pozwalających ocenić wrażliwość przyjętych do badań modeli tribologicznych na zmiany zadawanych parametrów początkowych. Dla zespołów modeli próbek i narzędzi przeprowadzono analizy numeryczne zjawiska tarcia ślizgowego w warunkach odkształceń plastycznych co opisano w rozdziale czwartym. W celu porównania wyników badań numerycznych z wynikami badań laboratoryjnych zmodernizowano laboratoryjne stanowisko do przeprowadzania badań odkształceń próbek kształtowych w procesie modelowego wytłaczania (PMW). Proces kształtowania plastycznego materiału rozpatrywano jako system tribologiczny w którym materiał i narzędzie stanowiły parę trącą. Analizę procesu modelowego wytłaczania (PMW) wykonano w oparciu o symulacje numeryczne Metodą Elementów Skończonych wykorzystując do tego programy Deform 3D oraz Abaqus. Dodatkowo w rozdziale piątym przedstawiono wybrane wyniki badań sił tarcia ślizgowego oraz pokazano rezultaty badań numerycznych i laboratoryjnych gdzie zestawiono je w postaci charakterystyk. Wyniki badań numerycznych i laboratoryjnych przebadano pod względem statystycznym. Z obliczeń statystycznych oraz obliczeń autorskiego programu komputerowego wynika, że uzyskano poprawną zgodność pomiędzy wynikami badań numerycznych a wynikami eksperymentów laboratoryjnych. Na podstawie przeprowadzonej analizy literaturowej oraz wyników badań laboratoryjnych i numerycznych w rozdziale szóstym opisano wnioski dotyczące oceny wpływu warunków początkowych na opory tarcia ślizgowego występujące w rozpatrywanym układzie kształtowania materiału. Stosowanie numerycznych algorytmów badawczych oraz autorskiego programu komputerowego pozwoliło dla przyjętych metod badawczych uzyskać wyniki sił tarcia o dużym przybliżeniu. Powodem takiego stanu było między innymi zastosowanie badań równoległych i odwrotnych już na etapie określania warunków brzegowych. W pracy sformułowano szereg wniosków o charakterze poznawczym oraz praktycznym w formie wytycznych do projektowania i przeprowadzania symulacji komputerowych z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych.
In the part of the thesis on the literature review, the methods of testing frictional resistance in selected plastic working processes are classified. On this basis, theoretical and experimental methods of friction resistance evaluation were presented and discussed, with particular emphasis on the use of the Finite Element Method. The geometrical models used for the analysis of contact, physicochemical and surface geometry phenomena for numerical simulation of sliding friction and kinematic analysis of friction junction models in the process of sheet metal extrusion are also discussed. The numerical methods used to simulate manufacturing processes with the use of the Finite Element Method are also characterized. On the basis of the literature analysis, conclusions were defined and tasks related to the implementation of the given topic of work were defined. In the part of the thesis on own research, geometrical models of tools and samples were developed to determine the friction nodes of a sliding nature. The third chapter of the thesis describes the operating principle of the proprietary computer program called the "fourth FEM module". Five calculation methods have been presented and described, allowing to assess the sensitivity of the tribological models adopted for testing to changes in the initial parameters. Numerical analyzes of the sliding friction phenomenon under plastic deformation conditions were carried out for the sets of sample models and tools, as described in chapter four. In order to compare the results of numerical tests with the results of laboratory tests, the laboratory stand for testing deformation of shaped samples in the process of model extrusion (PMW) was modernized. The process of shaping the plastic material was considered as a tribological system in which the material and the tool were a friction pair. The analysis of the model extrusion process (PMW) was performed based on o numerical simulations with the Finite Element Method using Deform 3D and Abaqus programs. Additionally, the fifth chapter presents selected results of the sliding friction force tests and presents the results of numerical and laboratory tests, where they are presented in the form of characteristics. The results of numerical and laboratory tests were examined statistically. The statistical calculations and calculations of the proprietary computer program show that the correct agreement was obtained between the results of numerical tests and the results of laboratory experiments. On the basis of the literature analysis and the results of laboratory and numerical tests, the sixth chapter describes conclusions concerning the assessment of the influence of the initial conditions on the sliding friction resistances occurring in the considered material shaping system. The use of numerical research algorithms and a proprietary computer program allowed for the adopted research methods to obtain the results of friction forces with a high approximation. The reason for this was, among others, the use of parallel and reverse tests already at the stage of determining the boundary conditions. The paper formulates a number of cognitive and practical conclusions in the form of guidelines for the design and performance of computer simulations using the Finite Element Method.
