Simulación de Roll-Forming Eficiente Usando Mallas No-Conformales con Nodos Colgantes Manejado por Multiplicadores de Lagrange
Autores: Laruelle, Cédric; Boman, Romain; Papeleux, Luc; Ponthot, Jean-Philippe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Simulaciones
Procesos industriales de conformado por rodillos
Método de elementos finitos
Mallas no conformes
Nodos colgantes
Costo computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
Las simulaciones de procesos industriales de conformado en frío utilizando el método de elementos finitos suelen requerir una discretización extremadamente fina para obtener resultados precisos. Ejecutar esos modelos utilizando un método clásico de elementos finitos generalmente conduce a mallas subóptimas donde algunas regiones están innecesariamente sobre-refinadas. Un enfoque alternativo consiste en crear mallas no conformes donde un número de nodos, llamados nodos colgantes, no coinciden con los nodos de elementos adyacentes. Esta flexibilidad permite más libertad en el refinamiento de la malla, lo que resulta en la creación de simulaciones más eficientes. En consecuencia, el costo computacional de los modelos se reduce con poco o ningún impacto en la precisión de los resultados. Sin embargo, manejar los nodos colgantes generados puede ser un desafío. En este trabajo, se proporcionan primero detalles sobre la implementación de estas mallas particulares en un código de elementos finitos implícito con un enfoque especial en el tratamiento de nodos colgantes utilizando multiplicadores de Lagrange. Luego, se comparan mallas estándar y no conformes con mediciones experimentales sobre la conformación de un canal en U. A continuación, se presenta una simulación de conformado en frío más compleja: un panel de balancín tubular, como prueba del potencial del método para usos industriales. Nuestros principales resultados muestran que el método propuesto reduce efectivamente el costo computacional de las simulaciones de conformado en frío con un impacto negligible en su precisión.
Descripción
Las simulaciones de procesos industriales de conformado en frío utilizando el método de elementos finitos suelen requerir una discretización extremadamente fina para obtener resultados precisos. Ejecutar esos modelos utilizando un método clásico de elementos finitos generalmente conduce a mallas subóptimas donde algunas regiones están innecesariamente sobre-refinadas. Un enfoque alternativo consiste en crear mallas no conformes donde un número de nodos, llamados nodos colgantes, no coinciden con los nodos de elementos adyacentes. Esta flexibilidad permite más libertad en el refinamiento de la malla, lo que resulta en la creación de simulaciones más eficientes. En consecuencia, el costo computacional de los modelos se reduce con poco o ningún impacto en la precisión de los resultados. Sin embargo, manejar los nodos colgantes generados puede ser un desafío. En este trabajo, se proporcionan primero detalles sobre la implementación de estas mallas particulares en un código de elementos finitos implícito con un enfoque especial en el tratamiento de nodos colgantes utilizando multiplicadores de Lagrange. Luego, se comparan mallas estándar y no conformes con mediciones experimentales sobre la conformación de un canal en U. A continuación, se presenta una simulación de conformado en frío más compleja: un panel de balancín tubular, como prueba del potencial del método para usos industriales. Nuestros principales resultados muestran que el método propuesto reduce efectivamente el costo computacional de las simulaciones de conformado en frío con un impacto negligible en su precisión.