Publication detail

A Fully Coupled Thermomechanical Damage Analysis of Hot Closed Die Forging Using Finite Element Modeling

NYTRA, M. KUBÍK, P. PETRUŠKA, J. ŠEBEK, F.

Czech title

Plně svázaná tepelně-mechanická analýza poškození zápustkového kování za tepla s použitím modelování konečnými prvky

English title

A Fully Coupled Thermomechanical Damage Analysis of Hot Closed Die Forging Using Finite Element Modeling

Type

journal article in Web of Science

Language

en

Original abstract

Advanced simulations are needed in the industry nowadays for reliable design of various machine parts. A complex computation is presented here to describe the whole manufacturing process, apart from the machining, of forged spur gear for a reverse transmission from a car gearbox. A coupled thermomechanical analysis was realized through the explicit finite element method, while the stress-strain analysis was conducted in all phases of the production with time- and temperature-dependent constitutive law. The influence of process parameters was assessed, and the magnitudes of forging load were compared for selected dimensions of intermediate product (blank) and its initial temperature (preheating). The numerical simulation was finished with the flash trimming along the circumference, so the temperature-dependent ductile failure criterion proposed by Johnson and Cook was accounted for as well.

Czech abstract

Pokročilé simulace jsou nyní potřeba v průmyslu pro spolehlivý návrh různých strojních součástí. Je zde prezentován komplexní výpočet pro popis celého výrobního procesu, kromě obrábění, kovaného čelního ozubeného kola pro zpětný převod z převodovky automobilu. Svázaná tepelně-mechanická analýza byla realizována pomocí explicitní metody konečných prvků, zatímco napěťově-deformační analýza byla provedena ve všech fázích výroby s časově a teplotně závislým konstitutivním zákonem. Byl řešen vliv procesních parametrů a velikosti kovacích sil byly srovnány pro vybrané rozměry polotovaru (předlitku) a jeho počáteční teplotu (předehřev). Numerická simulace byla dokončena s odstřihnutím výronku podél obvodu, takže bylo také zohledněno teplotně závislé kritérium tvárného porušování navržené Johnsonem a Cookem.

English abstract

Advanced simulations are needed in the industry nowadays for reliable design of various machine parts. A complex computation is presented here to describe the whole manufacturing process, apart from the machining, of forged spur gear for a reverse transmission from a car gearbox. A coupled thermomechanical analysis was realized through the explicit finite element method, while the stress-strain analysis was conducted in all phases of the production with time- and temperature-dependent constitutive law. The influence of process parameters was assessed, and the magnitudes of forging load were compared for selected dimensions of intermediate product (blank) and its initial temperature (preheating). The numerical simulation was finished with the flash trimming along the circumference, so the temperature-dependent ductile failure criterion proposed by Johnson and Cook was accounted for as well.

Keywords in Czech

objemová tvařitelnost; výpočtový materiálový design; analýza poškození; kování; modelování a simulace; tepelná analýza

Keywords in English

bulk formability; computational materials design; failure analysis; forging; modeling and simulation; thermal analysis

Released

03.11.2020

ISSN

1059-9495

Volume

29

Number

12

Pages from–to

8236–8246

Pages count

11

BIBTEX


@article{BUT167384,
  author="Michal {Nytra} and Petr {Kubík} and Jindřich {Petruška} and František {Šebek},
  title="A Fully Coupled Thermomechanical Damage Analysis of Hot Closed Die Forging Using Finite Element Modeling",
  year="2020",
  volume="29",
  number="12",
  month="November",
  pages="8236--8246",
  issn="1059-9495"
}