Experimental and numerical analysis of the elastic behaviour of the trip 700 steel for springback predictions

Abstract

La necesidad de aligerar los vehículos para reducir el consumo y el aumento de la competitividad, ha motivado a la industria del automòvil a introducir nuevas familias de materiales y reforzar la precisión de los procesos de fabricación con el objetivo de reducir gastos. La complejidad de los procesos de conformado, junto con la demanda de disminución de costes, ha conllevado a la dependencia de códigos de elementos finitos para la simulación y optimización de los procesos en la industria automovilística. La precisión de los softwares comerciales de elementos finitos ha sido ampliamente validada industrialmetne. Estos son capaces de predecir con exactitud la formalidad, defectos y secciones críticas incluso para partes complejas. Sin embargo, la predicción de la recuperación elástica que se produce tras el conformado (springback) aún es un desafío sin resolver. La inexactitud en la predicción de springback conlleva la necesidad de un costoso método de prueba-error para la puesta a punto de los procesos y de los utillajes. El principal objetivo de esta tesis es la mejora de los algoritmos numéricos y de los modelos de material para la predicción de springback a nivel industrial en el conformado de chapa. De la revisión bibliográfica se desprende la inportancia del comportamiento elástico en la predicción del springback. Con la intención de realizar una caracterización exhaustiva se han llevado a cabo ensayos de tracción, ensayos de ciclos de tracción-relajación y ensayos de tensión-compresión. A fin de realizar la influencia de la precisión del modelo de comportamiento elástico se propone una extensión de la ley elástica clásica. Mediante esta extensión el modelo elástico es capaz de representar tanto comportamientos lineales como no-lineales. Haciendo uso de este nuevo modelo, ha sido posible introducir diferentes niveles de precisión del comportamiento elástico en las simulaciones de springback. La mejora introducida en la predicción del springback debida a la precisión del modelo elástico, ha sido analizada comparando diferentes modelos numéricos con datos experimentales. Cada modelo ha representado el comportamiento elástico con diferentes precisiones haciendo uso de la extensión de la ley elástica. Estas predicciones han sido comparadas con los datos experimentales de un ensayo de V-bending realizado en un acero de alta resistencia. De este trabajo se concluye la importancia de una representación precisa del comportamiento elástico para predicciones de springback.