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塑性加工シミュレーション適用事例シリーズ4-ベローズのバルジ成形(NX Nastran SOL601)

キーワード) 非線形弾塑性解析 大変形大歪み 成形ベローズ ハイドロフォーミング 非線形コンタクト

事例概要

塑性加工過程がFEM解析によりコンピュータの中に再現でき、製品の変形や加工工程設計の際シミュレーションが“仮想試作”とする。成形性の事前予測は非常に有効な手段となる。本例題ではNXNastranアドバンス非線形モジュール(SOL601)を使ってベローズのバルジ加工工程の模擬を紹介する。

図にベローズ成形シミュレーションを示す。一山ことに分割した型を軸方向に等ピッチに配置し、管と金型間コンタクト境界を設定する。初圧で素管をある程度膨らませた後、金型を押進めて折りたたむように成形する。加工終了時金型が密着した状態となる。

ベローズ成形工程
各成形段階管の塑性歪みおよび肉厚分布コンター図

大変形大歪みを考慮するシェル要素でモデル化をし、バルジ加工中管厚変化を求めることができる。図に指定圧力段階における変形形状及び塑性歪及び肉厚分布を示す。

右図にベローズの最終形状及びスプリンバックの様子を示す。色の分布は肉厚を表し、赤くなるほど厚く、青くなるほど薄くなる。製品の形状精度や加工工程の設計等に必要な情報になる。

ベローズの最終形状及びスプリンバックの様子
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