Numerical modelling of sheet metal forming and crashworthiness of laminated steel structures using multi-layered solid-shell elements

Abstract

We present here a finite element (FE) model for the efficient modelling of deep drawing and crashworthiness simulation of multi-material structures. The multi-layered continuum FE is formulated in large strains with normal and transverse shear stresses to model effectively the behaviour of a wide variety of structures from very thin, thick and volumetric 3D. The FE model is implemented in LS-DYNA code, in its implicit and explicit formulations, using a 2 × 2 integration in the shell plane for each layer, respectively and an arbitrary number of integration points in thickness direction. Numerical examples are presented and compared to experimental measurements to demonstrate the effectiveness of the present FE model.

Nous présentons ici un modèle FE pour la modélisation efficace de l’emboutissage et du crash de structures multi-matériaux. Le modèle EF multicouches est formulé en grandes déformations avec prise en compte de la déformation transverse et des déformations de cisaillement ce qui permet de modéliser efficacement le comportement d’une grande variété de structures allant de très mince, à volumétrique. Le modèle FE est implémenté dans le code LS-DYNA, à la fois en statique implicite et en dynamique explicite, en utilisant une intégration 2x2 dans le plan moyen de chaque couche et un nombre arbitraire de points d’intégration dans le sens de l’épaisseur. Des exemples numériques sont présentés et comparés aux mesures expérimentales pour démontrer l’efficacité du modèle FE proposé.

Keywords:

• deep drawing
• crash
• multi-materials
• large strains
• solid-shell.

Mots-clés:

• emboutissage
• crash
• multi-matériaux
• grandes déformations
• solide-coque.