Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Material modeling in Sheet Metal Forming Simulations: Quality comparison between comonly used material models
Blekinge Institute of Technology, Faculty of Engineering, Department of Mechanical Engineering.
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

In today's automotive industries, many different simulation programs are used to optimize parts before they come into production. This has created a market for complex material models to get the best possible approximation of reality in the simulation environment. Several industries are still using older material models that can’t give an acceptable accuracy for the materials currently in use as they are based on much simpler and older materials.

The problem with material models is that there is no direct comparison between the material models which leads to several sheet metal forming companies still holding on to older models like Hill`48.

 

The purpose of this work is to create a comparison of sheet material models from a user perspective to be able to provide recommendations of material models. Different models will be tested for different materials and will be based on AutoForm's recommendations. AutoForm is a FEM based sheet metal forming simulation program used by large names in the automotive industry. These recommendations are Vegter2017, BBC2005 or Hill`48 for steel and Vegter2017, BBC2005 or Barlat`89 for aluminum.

 

This work is achieved by comparing experimental data from a Limiting Dome Height (LDH) test with a simulation of this test for all material models and then comparing the results. The data that will be compared consists of the major and minor strain in the sheet as well as the punch force. These parameters are chosen as they give an overview of the model’s applicability as well as accuracy.

The test will be performed on all materials available in Volvo Cars material library to create a broader overview of all material models.

The material models will also be evaluated depending on their user-friendliness by analyzing what types of data are required to perform a simulation.

 

The result from these tests showed that BBC 2005 should be recommended for aluminum and steel for companies that have access to biaxial data and for people who put optimization in focus. Hill`48 proved far too deviant in the results for steel and should not be used if other models are available. Vegter 2017 proved perfect for steel simulations as the result were great as well as the necessary material data can be obtained through standardized tensile tests. The result also showed that Vegter2017 should not be used for aluminum since the result was too deviant from the experimental data in aspect for both form approximation and strain magnitude.

Barlat`89 gave accurate results with only data from a tensile test which makes it a preferred model when working with aluminum.

 

The conclusion from this work is that the choice of material model is very dependent on what conditions you have as very few industries have access to the tests required by the BBC 2005 model. Another conclusion may be drawn for Barlat`89 with aluminum and Vegter 2017 with steel as they can be preferred when working with a small timeframe as well as when few test data is available.

Abstract [sv]

Inom dagens bilindustri används det många olika simuleringsprogram för att optimera delar innan de kommer ut i produktion. Detta har då skapat en marknad för komplexa material modeller för att få en så bra approximation av verkligheten som möjligt. I flera industrier använder man sig fortfarande av äldre materialmodeller som egentligen inte håller måttet för dagens material då de är baserade på simplare material. Problemet som har skapat denna situation är att det inte direkt finns en konkret jämförelse mellan materialmodellerna vilket leder till att flera plåtformnings företag fortfarande håller kvar vid äldre modeller som t e x Hill`48.

 

Syftet med detta arbete är att skapa en jämförelse av plåt materialmodeller från ett användarperspektiv för att kunna ge konkreta bevis till rekommendationer av materialmodeller. Olika modeller skall testas för olika material och baseras på AutoForms rekommendationer. AutoForm är ett FEM baserat plåtformningssimulerings program som används av stora namn inom bilindustrin. Dessa rekommendationer är då att köra Vegter2017, BBC2005 eller Hill`48 för stål samt att köra Vegter2017, BBC2005 eller Barlat`89 för aluminium.

 

Detta arbete utförs genom att jämföra experimentella data från ett Limiting Dome Height (LDH) test med en simulering av detta test för alla material modeller och sedan jämföra resultaten.

Jämförelsen mellan den experimentella och simuleringsdatan kommer att involvera major och minor strain i plåten samt stämpelkraften. Dessa parametrar har valts då de ger en bra översikt över materialmodellernas applicerbarhet och noggrannhet. Testen kommer att utföras på samtliga material som finns tillgängliga i Volvo Cars materialbibliotek för att skapa en breddare syn på samtliga modellers applicerbarhet. Materialmodellerna kommer även att utvärderas beroende på deras användarvänlighet samt vilka typer av data krävs för att använda modellen.

 

Resultatet visade att BBC 2005 skall rekommenderas för aluminium samt stål till de företag som har tillgång till biaxiella data samt lägger optimering i fokus.

Hill`48 visade sig alldeles för avvikande för stål och bör inte användas om andra modeller är tillgängliga. Vegter 2017 visade sig perfekt för stål då resultatet var bra samt att den nödvändiga materialdatan kan införskaffas genom standardiserade dragprov. Resultatet visade även att Vegter 2017 inte bör användas för aluminium då resultatet var för avvikande.

Barlat`89 gav bra resultat med endast data från dragprovstest vilket ger att den är att rekommendera för aluminium.

 

Slutsatsen från detta arbete är att valet av materialmodell är väldigt beroende av vilka förutsättningar som finns då väldigt få industrier har tillgång till de tester som krävs för att använda BBC 2005. I större delar av industrin där minimala optimeringar inte anses som väsentliga är Barlat`89 och Vegter 2017 att föredra då detta leder till snabbare processer.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 61
Keywords [en]
AutoForm, Material model, Biaxial data, Tesnile test
Keywords [sv]
AutoForm, Material modell, Biaxiella data, Dragprov
National Category
Other Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:bth-18227OAI: oai:DiVA.org:bth-18227DiVA, id: diva2:1332059
External cooperation
Volvo Cars
Subject / course
Degree Project in Master of Science in Engineering 30,0 hp
Educational program
MTACI Master of Science in Mechanical Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-07-02 Created: 2019-06-27 Last updated: 2019-07-02Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2044 kB)42 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2044 kBChecksum SHA-512
f51e2875a3ccd773d012ebccfda0043e4d0ca0ffd9d66f5a587abf231213eb173d4e618d6afed6d348dc062868c602f290f486a4183ec822dbc1ce2022ce8a5c
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
nilsson, Kevin
By organisation
Department of Mechanical Engineering
Other Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 42 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 47 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf