Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10316/36972
Title: Otimização da geometria inicial da chapa no processo de estampagem
Other Titles: Blank shape optimization for sheet metal forming processes
Authors: Morgado, Telma Sofia Marques 
Orientador: Neto, Diogo Mariano Simões
Keywords: Chapas metálicas; Estampagem; Optimização; Algoritmos
Issue Date: Jul-2016
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: Os processos de conformação plástica de chapas metálicas têm atualmente uma importância crucial em diversas indústrias produtivas, nomeadamente na indústria automóvel. O objetivo deste trabalho é desenvolver um algoritmo de otimização capaz de prever rapidamente e com precisão a geometria a utilizar no esboço inicial. Deste modo, o desperdício de matéria-prima resultante do corte de material em excesso após a operação de conformação é reduzido ou mesmo eliminado. O presente trabalho é exposto de forma sequencial, onde inicialmente é estudada a influência da geometria do esboço na configuração final da peça conformada. De realçar que a geometria final do componente após operação de estampagem é prevista numericamente com o método dos elementos finitos. Nesta fase do estudo são utilizados dois processos de conformação com graus de complexidade distintos: a conformação de um perfil em U e a conformação de uma taça cilíndrica. O algoritmo desenvolvido é baseado nos resultados obtidos com estes exemplos, observando-se uma relação aproximadamente linear entre a dimensão inicial do esboço e o comprimento final da flange, em ambos os casos. Além disso o algoritmo utiliza uma relação analítica obtida através da condição de conservação do volume, assumindo que não existe variação da espessura durante o processo de conformação. Numa fase posterior, e por forma a validar o algoritmo proposto, foram selecionados três algoritmos de otimização existentes na literatura, com os quais é comparado o algoritmo proposto. Esta comparação permite observar a superioridade do algoritmo proposto em termos de velocidade de convergência, dado que todos eles têm em comum o facto de a geometria do esboço ser corrigida iterativamente partindo de uma solução inicial. Finalmente, o algoritmo proposto é utilizado para fazer a otimização da geometria do esboço em dois processos de estampagem, um processo de estampagem seguida de estiramento de uma taça cilíndrica e num processo de conformação de uma taça em cruz.
Sheet metal forming processes present a vital importance in several manufacturing industries, including in the automotive industry. The objective of this work is to develop an optimization algorithm able to predict quickly and accurately the blank shape geometry. This allows to reduce or even eliminate the excess of material resulting from the trimming operation performed after the forming operation. This study is presented sequentially, where the influence of blank shape geometry on the final configuration of the component is studied firstly. Note that the final geometry after forming operation is provided by numerical simulation using the finite element method. In this stage of the study, two forming examples with different degree of complexity are analyzed: a 2-D bending problem and the forming of a cylindrical cup. The proposed algorithm is developed based on results obtained with these examples, observing an approximately linear relationship between the initial dimension of the blank and the final geometry of the flange. In addition, the algorithm takes into account the relationship provided by the plastic incompressibility condition, assuming that there is no thickness deformation during the forming process. In order to validate the proposed algorithm, three different optimization algorithms were selected, which are compared with the proposed algorithm. This comparison allows to observe the superiority of the proposed algorithm in terms of convergence speed, since all of them have in common the fact that the blank shape geometry is iteratively modified. Finally, the proposed algorithm is used to optimize the blank shape geometry of two forming processes: a cylindrical cup with drawing and ironing of and the cross-shaped tool forming.
Description: Dissertação de Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
URI: https://hdl.handle.net/10316/36972
Rights: openAccess
Appears in Collections:UC - Dissertações de Mestrado
FCTUC Eng.Mecânica - Teses de Mestrado

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