The article presents the results of computer modelling and numerical simulations the deformation and stresses occurring in the surface layer of the product after the burnishing cold rolling operation. Technological processes were considered as a geometrical and physical boundary and initial value problem, with unknown boundary conditions in the contact zone. An incremental model of the contact problem between movable rigid or elastic body (tool) and elastic/visco-plastic body (object) in updated Lagrange formulation, for spatial states (3D) was considered. The incremental functional of the total energy and variational, non-linear equation of motion and deformation of object on the typical step time were derived. This equation has been discretized by finite element method, and the system of discrete equations of motion of objects was received. For solution of these equations the explicit methods was used. The applications were developed in the ANSYS/LS-Dyna system, which makes possible a complex time analysis of the states of displacements, strains and stresses, in the workpieces in fabrication processes. Application of this method was showed for examples the modelling and the analysis of the asperities with apex angles θ = 85°, 120° and 156°. The Bielajew point using finite elements methodology was indicated. The simulation results were verified experimentally.

The cutting process was presented as a real object as well as its physical and mathematical modelling. For the description of the non-linear phenomena, at the typical increment ratio, the updated Lagrange's description was used. Adequate deformation and stress increments measurements were used, e.g. Green-Lagrange's deformation tensor increment and the increment of the Piola-Kirchhoff's second symmetrical tensor. Nonlinearity of the material was described by means of the increment model taking into consideration the deformation and deformation rate records. The workpiece is treated as a body in which there may be elastic deformation (in the range of reversible deformation) and visco and plastic (in terms of irreversible deformation), with nonlinear hardening. For the construction of the material model Huber-Mises-Hencky's non-linear plasticity condition was used, associated principle of flow as well as mixed hardening (isotopic-kinematic). The condition of the material after pre-machining processes was also taken into account by means of implementation of initial conditions of: displacement, strain and stress. Yield stress of the body was described by a Cowper-Symonds' model allows for linear-isotropic, kinematic or mixed plastic strain hardening and the effect of the intensity of plastic strain velocity. The applications in ANSYS program and results of numerical calculations were presented. A method of generating a three-dimensional abrasive grain with a geometry close to actual were describes. The influence of the process parameters on the states of strains and stresses and on the quality of the product was presented. Numerical calculations of cutting process with single abrasive grain were made and investigated the deformation and stress occurring in the workpiece. The experimental test stand of single abrasive grain cutting process, the test plan and the verifications of results of numerical simulations were describes. The results were statistically developed and that’s give the models in the regression function form.

W pracy zbadano wpływ geometrii narzędzia tnącego na przebieg procesu cięcia i jakość uzyskanej powierzchni przecięcia dla stopu aluminium AA6111-T4 kształtowanego na nożycach krążkowych. Przedstawiono sposób modelowania procesu cięcia na nożycach krążkowych metodą elementów skończonych w Solwerze LS-DYNA. Opracowano aplikacje komputerowe umożliwiające m.in. analizę stanów naprężeń i odkształceń występujących podczas i po procesie cięcia, analizę nacisków kontaktowych, ocenę jakości powierzchni przecięcia pod kątem występowania niepożądanych defektów takich jak np.: zadzior. Otrzymane wyniki badań stwarzają możliwość optymalizacji procesu projektowania technologii cięcia w zależności od przyjętych kryteriów np.: jakościowych, trwałościowych. NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE TOOL GEOMETRY ON STATES OF STRESSES AND STRAINS DURING SHEAR SLITTING OF ALUMINUM ALLOYSIn this work an influence of tool geometry on cutting process and quality of final product during slitting of AA6111-T4 aluminum alloy is presented. This paper proposes the application of variational and finite element methods for the modeling of this process using LS-DYNA solver. An applications which allows for stress, strains, contact pressure, and quality of cut surface analysis are developed. The simulation results agreed well with experiments in the study, and could be used to both design the slitting process and support the solution of practical problems. WSTĘPZastosowanie aluminium i stopów aluminium w wielu gałęziach przemysłu w ostatnich latach uległo znacznemu zwiększeniu. Dotyczy to zwłaszcza przemysłu motoryzacyjnego, gdzie masa wytwarzanych części w dużym stopniu decyduje o efektach ekonomicznych eksploatacji pojazdów [1]. Materiały te są stosowane na elementy poszycia nadwozi, mniej na jego szkielet. Wykonuje się z nich najczęściej odejmowalne części (drzwi, błotniki, pokrywy) oraz inne drobniejsze elementy. Stosowanie tych materiałów umożliwia zmniejszenie masy o ok. 30÷50%, przy zapewnieniu zbliżonych do stali właściwości konstrukcyjnych, mają też dobrą energochłon-ność i odporność na korozję. Cięcie stopów aluminium na nożycach krążkowych znajduje szerokie zastosowanie w procesach produkcyjnych. Nie jest jednak pozbawione problemów do rozwiązania. Można do nich zaliczyć:-problemy związane z zapewnieniem stabilności procesu (spowodowane niejednorodnością materiału, występowaniem nieliniowości geometrycznej i fizycznej), -problemy związane z dokładnością wymiarowo-kształtową wyrobów, -zmianami fizykochemicznymi w strefie cięcia na skutek silnych deformacji, -problemy związane ze skłonnością do tworzenia narostu na narzędziach powodującego zmiany trajektorii pękania (rys. 1a). Wymienione czynniki przyczyniają się między innymi do znacznego zużywania się narzędzi do cięcia, a także obniżenia jakości powierzchni przecięcia i wzrostu energochłonności procesu. Niska jakość powierzchni przecięcia cechuje się występowaniem defektów np.: zadziorów (ang. burrs) (rys. 1b), wiórów (ang. slivers) (rys. 1c), zagięć krawędzi oraz występowaniem ...

No abstract