Simplified numerical approach for incremental sheet metal forming process

The current work presents a finite element approach for numerical simulation of the incremental sheet metal forming (ISF) process, called here ‘‘ISF-SAM’’ (for ISF-Simplified Analysis Modelling). The main goal of the study is to develop a simplified FE model sufficiently accurate to simulate the ISF process and quite efficient in terms of CPU time. Some assumptions have been adopted regarding the constitutive strains/stresses equations and the tool/sheet contact conditions. A simplified contact procedure was proposed to predict nodes in contact with the tool and to estimate their imposed displacements. A Discrete Kirchhoff Triangle shell element called DKT12, taking into account membrane and bending effects, has been used to mesh the sheet. An elasto-plastic constitutive model with isotropic hardening behaviour and a static scheme have been adopted to solve the nonlinear equilibrium equations. Satisfactory results have been obtained on two applications and a good correlation has been shown compared to experimental and numerical results, and at the same time a reduction of CPU time more than 60% has been observed. The bending phenomenon studied through the second application and the obtained results show the reliability of the DKT12 element

Contribution à une Approche Simplifiée pour la simulation numérique du formage incrémental

Le formage incrémental est un procédé innovant de mise en forme des tôles métalliques. A l’aide d’un outil à bout hémisphérique, la tôle encastrée sur son contour est déformée localement suivant une trajectoire d’outil définissant ainsi la forme finale de la pièce. La maîtrise de la simulation numérique de ce procédé permet de prédire la formabilité et la qualité de la géométrie de la pièce pour une trajectoire donnée. Les algorithmes classiquement utilisés pour la simulation de la mise en forme des tôles amènent à des temps de calculs très longs dans le cas du formage incrémental. Pour diminuer les temps de calcul, une Approche Simplifiée a été développée. Cette approche permet de se soustraire de l'intégration de l'outil et de l’algorithme de contact dans la simulation numérique, en les remplaçant par une imposition locale et évolutive de déplacements sur certains nœuds supposés être en contact avec l’outil. Une alternative supplémentaire est proposée pour diminuer la durée d’une séquence de simulation, en utilisant un élément fini de type coque, appelé DKTRF (Discrete Kirchhoff Triangle Rotation Free). Cet élément permet de tenir compte des effets de membrane et de flexion avec un nombre limité de degré de liberté, 9 ddl par élément. Les termes en flexion de la matrice tangente élémentaire sont définis en fonction des déplacements nodaux des éléments adjacents. Aucun degré de liberté de type rotation n’est utilisé. Ces méthodes permettent d’obtenir de bonne estimation de la géométrie, de l’épaisseur de la pièce et des déformations, les temps de calculs sont réduits jusqu’à 80% par rapport au calcul classique avec un logiciel de simulation

Analysis of the performance of TAM in oil and gas industry: Factors and solutions for improvement

Although it is well recognized that turnaround maintenance (TAM) projects are key determinant of the performance of oil and gas (O&G) companies, little is known about the factors that determine their performance and what solutions can be proposed to improve their reliability and efficiency. This paper aims at filling this gap. For this purpose, a focus group analysis was conducted to identify the factors affecting the performance of TAM projects and propose alternatives for improvement. Next, a questionnaire was administered with managers and practitioners of O&G TAM in Qatar to collect the required data set for the analysis. Using the Analytic Hierarchy Process (AHP) approach, our empirical findings reveal that the top five factors affecting TAM's performance in the O&G sector are labor skills, lack of supervision, communication skills, safety-related issues and on-site labor transportation. The study found that improving estimates of activities' durations and resources is the best solution to improve the performance of TAM in O&G companies. 2020 The Author(s)Scopu

Modélisation numérique de l'emboutissage et optimisation des outils serre-flan

L'objectif de nos travaux de recherches est de contrôler l'écoulement de la matière sous serre-flan, par la maîtrise et l'optimisation du profil des efforts serre-flan. En fonction des défauts qui doivent être évités, un problème d'optimisation a été formulé avec des fonctions limitations exprimant explicitement les critères de qualité choisis. Une procédure d'optimisation, basée sur la méthode de surface de réponse et un algorithme itératif de type SQP, a été proposée. Pour localiser l'optimum global avec précision et à moindre coût une stratégie de réactualisation de l'espace de recherche a été adoptée. La rupture, est évitée en utilisant le critère modifié de force maximale, qui a été couplé avec ABAQUS. Trois applications ont été étudiées. Les résultats obtenus mettent en évidence l'intérêt du contrôle de l'effort de serrage en fonction du temps et la nécessité pour certains cas d'utiliser plusieurs serre-flan afin d'améliorer la répartition de l'effort de serrage dans l'espace.The objective of our research tasks is to control the material flow under the blank holder through the control and the optimization of the blankholder force profiles. According to the defects which must be avoided, an optimization problem was formulated with inequality constraints functions expressing explicitly some selected quality criteria. An optimization procedure, based on the response surface method and an SQP algorithm, is proposed. To find the global optimum with precision and at lower cost an adaptative strategy of the research space is adopted. The rupture, is avoided by using the modified maximum force criterion, witch is coupled with ABAQUS. Three applications were studied. The optimization results highlight the interest in the control of the blankholder forces in relation of time and the need in certain cases to use several blank holder surfaces in order to improve the distribution of the blankholder force in space.COMPIEGNE-BU (601592101) / SudocVILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF

Numerical prediction of the chip formation process and induced damage during the machining of carbon/epoxy composites

International audienceA finite element model has been developed to analyze the chip formation process and subsurface damage when machining the unidirectional \CFRP\ composites (carbon fiber reinforced polymer). The proposed approach is based on combined elastoplastic–damage model taking into account the stiffness degradation of mechanical properties in the material response. The plasticity generated by the fiber–matrix debonding and matrix cracking has been considered in the workpiece material during the cutting operation. This allows on one hand a better understanding of the physics of cutting phenomena occurring during the chip formation process (formation of several chips), and on the other hand to accurately predict the cutting forces and the damage induced by the cutting tool in the workpiece. The comparison between the obtained results and experiments shows a good agreement

An Elastoplastic Constitutive Damage Model to Simulate the Chip Formation Process and Workpiece Subsurface Defects when Machining CFRP Composites

International audienceThe machining process of multi-layer composites made of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) generatesmainly four damage modes in the workpiece: matrix cracking, debonding at the fiber-matrix interface, fiber rupture and interlaminar delamination. The damage modes mentioned above have been predicted through a user routine “VUMAT”, whichprovides the ability to implement,in Abaqus/Explicit, a combined elastoplasticdamage behavior law for progressive failure.The proposed approach is primarily focused on the understanding of interactions between the fiber orientation and the physical phenomena governing the chip formation and the induced damage process