Projekty a granty

Optimalizace numerického modelování procesu clinching

SP2017/160

ROZBOR STAVU PROBLEMATIKY Výzkum je pokračováním projektu Inovativní spojování ocelových průřezů, experimentální ověření a aplikace SGS2016/168. Problematika se dotýká spojování ocelových průřezů pomocí metody clinching, která je z pohledu stavebního inženýrství současně málo využívaná, ale mohla by najít své využití u širšího spektra spojovaných průřezů. Problémem je v současné době absence procedury pro posouzení těchto spojů. V navazujícím projektu bude výzkum zaměřen na optimalizaci numerických modelů procesu clinching pomocí explicitní analýzy v systému LS-DYNA [1]. Numerické modely mají posloužit pro lepší pochopení chování těchto spojů a nalezení parametrů, které rozhodují o únosnosti těchto spojů. Důraz bude kladen na ověření fyzikálních experimentů, které byly součástí předešlého grantu. Předchozí práce se soustředila na výběr vhodné metody a možnosti numerického modelování pro konkrétní spoj a v následujícím projektu bude snaha o prohloubení znalostí v explicitní analýze a jejímu širšímu využití pro spojovaní metodou clinching. Velká pozornost bude věnována výběru materiálového modelu a stanovení vhodných parametrů [2], [3]. Ing. Přemysl Pařenica je v týmu zapojen pro zkušenosti s numerickým modelováním, kterému se věnoval ve své předchozí práci. Ing. Petr Lehner se bude podílet na optimalizaci materiálového modelu a případné tvorbě nového materiálového modelu. Cílem výzkumu je vytvoření spolehlivého postupu modelování numerického modelu, který bude aplikovatelný pro širší spektrum spojovaných profilů. Výstupy z numerického modelování poslouží pro zlepšení postupu ručního posouzení a stanovení rozhodujících faktorů pro správný posudek těchto spojů. V rámci výzkumu budou verifikovány výsledky získané z předešlého výzkumu. Literatura [1] Beyer, U. Multi-material-Fügen mittels Flach-Clinch-Technologie. PhD Thesis, TU Chemnitz, 2012. [2] Israel, M. The suitability of analytical and numerical methods for developing clinching processes with thick sheet metal, Adv Mater Res, Vol. 907 (2014), pp. 151–163. [3] Nowak, M. Field evaluation of clinched connections for cold-formed steel, PATH (Partnership for Advancing Technology in Housing), Washington D. C, (2003), pp. 24. PŘEHLED POUŽITÝCH METOD Explicitní analýza – pro řešení problematiky bude využita explicitní analýza. Pro práci je vybrán MKP program LS-DYNA s explicitním integračním krokem. Explicitní analýza slouží pro výpočty rychlých dynamických dějů a velkých deformací. Optimalizace materiálových modelů – pro optimalizace materiálových modelů bude využito prostředí MATLAB. Budou využity dostupné materiálové modely v prostředí LS-DYNA, které budou modifikovány, případně bude vytvořen vlastní materiálový model. Fyzikální experimenty – v rámci tohoto grantu je deklarováno provedení min. 10 testů tahových zkoušek pro ověření materiálových vlastností zkoušených profilů. Jedná se dotestování zbylých profilů pro doplnění portfólia z předešlého grantu. Dále budou vytvořeny vzorky za použití jiné technologie - výrobce nástrojů. ZDŮVODNĚNÍ ZAPOJENÍ JEDNOTLIVÝCH ČLENŮ Ing. Jakub Flodr – vedení projektu, numerické modelování, materiálové modely, výstupy. Ing. Přemysl Pařenica – numerické modelování. Ing. Petr Lehner – materiálové modely. PŘEDCHOZÍ DOSAŽENÉ VÝSLEDKY ČLENŮ TÝMU 1. Flodr, J., Krejsa, M., Mikolášek, D., Sucharda, O., Žídek, L., Mathematical modelling of thin-walled cold-rolled cross-section. In: Proceedings of the 6th International Scietific Conference on Dynamic of Civil Engineering and Transport Structures and Wind Engineering, DYN-WIND 2014. Donovaly, Slovakia, May 2014, code 107463. ISSN: 16609336. ISBN: 978:3038355197-9. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.617.171. (Scopus, WOS) 2. Krejsa, M., Brozovsky, J., Mikolasek, D., Parenica, P., Flodr, J., SP2016/168, Ing. Jakub Flodr 2 Materna, A., Halama, R., Numerical Modelling of a Steel Fillet Welded Joint. Computers & Structures (Advances in Engineering Software), submitted Dec. 14, 2015. 3. Flodr, J., Krejsa, M., Mikolasek, D., Brozovsky, J., Parenica, P., Numerical Modeling of a Thin-Walled Profile with respect to the Redistribution of Bending Moments. In: Proceedings of the Fifteenth International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, Editors: J. Kruis, Y. Tsompanakis, B.H.V. Topping, Civil-Comp Press, Stirlingshire, UK, Paper 37, 2015. DOI: 10.4203/ccp.108.37. 4. Flodr, J., Krejsa, M., Mikolasek, D., Brozovsky, J., Parenica, P., Numerické modelování tenkostěnného profilu s vlivem redistribuce ohybových momentů. In: Proceedings of 13th international conference Modelling in Mechanics, Ostrava, 2015. ISBN 978-80-248-3756-7. 5. Krejsa, M., Brozovsky, J., Mikolasek, D., Parenica, P., Halama, R., Experimental Verification of a Steel Fillet Welded Joint Model. In: Proceedings of the Fifteenth International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, Editors: J. Kruis, Y. Tsompanakis, B. H.V. Topping, Civil-Comp Press, Stirlingshire, UK, Paper 34, 2015. doi: 10.4203/ccp.108.34. HARMONOGRAM ŘEŠENÍ Leden: Seznámení s dosaženými výsledky s ostatními členy týmu. Únor – duben: Numerické modelování vybraných typů. Optimalizace materiálových modelů. Červen: První publikace v časopise, příprava pro publikaci na konferenci. Červenec – říjen: Verifikace fyzikálních testů s numerickými modely. Září – Účast na konferenci ICNAAM 2017, Řecko. Listopad: Druhá publikace, závěr projektu.

2017

2017

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Flodr Jakub Ing.