Sonlu Elemanlar Yontemi İle Boru Bükme Benzetimi

Abstract

Boru bükme, uçak-uzay, otomotiv ve inşaat sektörleri de dâhil olmak üzere pek çok alanda kullanılan bir işlemdir. Bütün boru bükme yöntemleri arasında en çok kullanılan borunun dönen bir kalıp etrafına sardırıldığı yöntemdir. Bu yöntemde en çok karşılaşılan problemler borunun kırışması, boru şeklinin ovalleşmesi ve boru yüzeyinde kırılma meydana gelmesidir. Bu çalışmada, iş parçası olarak kamyonlarda kullanılan dört farklı yerinden bükülmüş bir boru seçilmiştir. Çalışmanın amacı, tasarım mühendislerinin proses geliştirme aşamasında zaman kazanma amaçlı olarak da kullanabileceği hızlı ve doğru sonuçlar veren bir sonlu elemanlar modeli geliştirmek ve istenmeyen durumları önceden değerlendirmektir. Bunun için, kabuk tipi eleman kullanılarak bir sonlu eleman modeli geliştirilmiştir. Prosese ait bütün veriler aynen alınmış, malzeme modeli olarak da borudan alınan parçanın çekme testi sonuçlarından çıkarılan malzeme özellikleri kullanılmıştır. Değişik bükme açılarına sahip iki farklı simülasyon kurulmuş ve çözülmüştür. Bükülen boru örnekleri üzerinden bükülmüş bölgedeki et kalınlığı değerleri ve çap değerleri ölçülmüş, bu değerler doğrultusunda şekil değişimi hesaplanmıştır. İki bükme işleminde de simülasyon sonuçlarından elde edilen değerler, hesaplanan değerler ile uyum göstermektedir.

Tube bending is a widely used process in the aerospace, automotive, construction and other industries. The main problems that can be faced during tube bending using rotary-draw die are; wrinkling, cross-section distortion and tube breakage. In this investigation, a tube that is bent at four locations to be used as a part on a heavy commercial truck was selected as the work-piece of the case study. The objective of the study was to develop a simple, fast and accurate finite element model of the tube bending process and predict undesirable conditions that may occur during the process for design engineers to use, for saving time during the set up of the operation. To simulate the draw die tube bending process, a dynamic explicit finite element model was developed using shell elements. The process variables are taken as they are, and the material model properties are taken from the unbent tube tensile test results. Two different simulations with different bending angles are built and solved. To verify the simulation results, thicknesses and the diameters of tube samples’ bent regions are measured and strain values are calculated. Corresponding results with the experimental measurements are in good agreement with the finite element simulations of the bending process results of both bends.