SIMULAZIONE DI ASSEMBLAGGI MECCANICI CON COLDFORM®

COLDFORM_rivetingIl processo di assemblaggio meccanico offre diversi vantaggi rispetto ad altre tecniche quali l’assemblaggio adesivo o la saldatura. Può essere utilizzato per materiali saldabili e non saldabili, leghe di alluminio e magnesio, e offre numerosi vantaggi per il settore dei metalli leggeri. Non comporta alcuna interazione chimica (nessun cambiamento nella composizione chimica o nella microstruttura) e la sua efficienza dipende solo dai materiali e non dai legami atomici o molecolari. 

Durante l’assemblaggio meccanico, possono essere assemblati materiali dissimili (metallo-vetro o metallo-plastica) e smontati in determinate condizioni. Gli inconvenienti di questo processo sono la possibilità di fenomeni di fatica o di corrosione nel punto di fissaggio, nonché l'auto-allentamento.
COLDFORM® è un software di analisi ad elementi finiti con solide capacità di risoluzione di simulazioni con importanti deformazioni plastiche di corpi multipli. Per questo motivo, è adatto alla modellazione ed analisi di diversi processi di assemblaggio meccanico come la clinciatura, la rivettatura a punzone e la rivettatura autoperforante.

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VANTAGGI DELLA SIMULAZIONE PREDITTIVA

COLDFORM® può essere utilizzato per eseguire simulazioni potenti allo scopo di:
  • Assicurare la fattibilità del processo controllando ogni fase della configurazione
  • Verificare l'influenza dei parametri di processo (rivestimento, ecc.)
  • Effettuare il controllo dimensionale e verificare le proprietà dei dispositivi di fissaggio
  • Sfruttare le condizioni iniziali dovute al processo produttivo (cronologia termomeccanica del materiale)
  • Testare il comportamento della soluzione di fissaggio in condizioni operative
  • Prevedere le prestazioni e la durata del fissaggio

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CARATTERISTICHE COMPETITIVE DI COLDFORM® PER I PROCESSI DI ASSEMBLAGGIO MECCANICO

  • Il contatto tra più corpi viene modellato utilizzando un algoritmo Master/Master o Master/Slave in 2D e Master/Slave in 3D, che facilita la risoluzione meccanica dell'accoppiamento tra i corpi.

COLDFORM_riveting_multi-bodiesCriterio di Latham Cockroft (danno) su una simulazione di rivettatura autoperforante

  • Durante le applicazioni di rivettatura cieca, appaiono aree di autocontatto in cui il metallo scorre su se stesso.
  • È possibile creare il proprio file di materiale utilizzando lo “Strumento di generazione della reologia a freddo”, oppure altre fonti di dati sui materiali, come un database JMatPro, Total Materia o FPD.
  • Il remeshing autoadattivo viene eseguito durante le simulazioni di rivettatura autoperforante sulle superfici di contatto.

COLDFORM_mechanical_joining_remeshingRemeshing autoadattivo

  • Sono stati sviluppati e utilizzati come routine utente diversi criteri di danneggiamento e rottura, tra cui Latham & Cockroft, Oyane, Ryce&Tracey, Chaboche-Lemaitre, ecc. Questi criteri possono essere utilizzati nelle simulazioni di rivettatura autoperforante.
  • L'eliminazione automatica degli elementi avviene quando è raggiunto il valore di attivazione dei criteri di danneggiamento.

 

CASI DI STUDIO DI PROCESSI DI CLINCHING E RIVETTATURA

Sollecitazione di Von Mises nel processo di clinching

La configurazione del clinching è assialsimmetrica - in questo caso di studio viene utilizzata una configurazione 2D.

Distribuzione della deformazione effettiva durante il processo di clinching

Per stimare correttamente lo stato di sollecitazione finale dell'assemblaggio, è necessario eseguire la simulazione del ritorno elastico (figura 1). È possibile utilizzare la funzione di “visualizzazione dello spostamento” disponibile nel post-processor per ingrandire la visualizzazione del campo di spostamento (figura 2).

COLDFORM_mechanical_joining_von_mises
1) Distribuzione della sollecitazione di von Mises prima e dopo il ritorno elasticoCOLDFORM_mechanical_joining_meshing
2) Risultati degli spostamenti durante il ritorno elastico ingranditi 5 volte

È possibile modellare una semplice prova di trazione per osservare il carico di stress. In questa prova, vengono definiti due stampi, uno sul lato superiore, che tirerà la lastra superiore, e l'altro sul lato inferiore, che manterrà in posizione l'estremità della lastra inferiore. Il comportamento di aderenza tra le matrici e i pezzi viene assicurato utilizzando il file di attrito “bilateral sticking”. 

Distribuzione della sollecitazione di von Mises durante la prova di trazione

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Curva della forza di smontaggio durante la prova di trazione

Deformazione equivalente nel processo di rivettatura autoperforante

Questo paragrafo è dedicato all'analisi dei risultati di un caso di rivettatura autoperforante. Il video presenta la variazione della deformazione equivalente, visualizzata tramite una scala impostata da 0 a 3. Al termine del processo di rivettatura autoperforante, il rilascio delle sollecitazioni dovuto al ritorno elastico viene calcolato nelle tre parti principali. 

Variazione della deformazione equivalente durante la rivettatura autoperforante

La figura di seguito illustra la distribuzione della sollecitazione di von Mises prima e dopo il ritorno elastico. Nel rivetto è ancora visibile un punto ad alta sollecitazione.

COLDFORM_mechanical_joining_elastic_unload

COLDFORM® consente inoltre l’analisi del taglio dovuto allo smontaggio. È possibile tracciare e calcolare la forza di smontaggio necessaria e i risultati delle sollecitazioni, come mostrato di seguito.

COLDFORM_disassembly_force

Forza di smontaggio durante il processo

 

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