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Berechnung der Wärmeleitung in dreidimensional geformten Blechen während eines Blechumformprozesses

Autoren:Doege, E.; Ropers, C.
Kategorie:Zeitschriften/Aufsätze (reviewed)
Jahr:1999
Veröffentlichung:Forschung im Ingenieurwesen 65 (1999) 7, S. 169-177

Abstract

Die Simulation von Blechumformvorgängen mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) beschränkt sich fast ausschließlich auf eine isotherme Betrachtung. Dieses ist vor allem auf numerische Schwierigkeiten einer gekoppelt thermisch-mechanischen Betrachtung von Blechumformprozessen zurückzuführen. Die Finite-Differenzen-Methode (FDM) wird im allgemeinen bei der Berechnung von Wärmeleitungsproblemen sehr erfolgreich eingesetzt. Gegenüber der FEM hat die Finite-Differenzen-Methode (FDM) den Vorteil einer einfacheren Implementierung und höheren Effektivität. Nachteilig bei der herkömmlichen FDM ist jedoch die Beschränkung auf relativ einfache Geometrien. Im Rahmen dieser Veröffentlichung wird eine neu entwickelte FDM zur Berechnung der Wärmeleitung in nahezu beliebig dreidimensional geformten Blechen vorgestellt. Durch eine geeignete Parametrisierung der Mittelfläche des Bleches ermöglicht die entwickelte FDM die effektive Lösung des Wärmeleitungsproblems. Die Formulierung beruht auf der Modellannahme, dass Bleche eine sehr geringe Dicke im Vergleich zu den sonstigen Abmessungen aufweisen. Die neu entwickelte FDM kann sehr einfach an die herkömmliche FEM gekoppelt werden, um neben der Simulation eines Blechumformprozesses die Wärmeleitung im Blech zu berechnen.