مطالعه تاثیر روش‌های کالیبراسیون بر دقت معیارهای شکست نرم پدیدار شناختی در فرایند شکل‌-دهی ورق‌های فلزی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل

4 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه هرمزگان، هرمزگان

5 استاد، مهندسی مکانیک، آکادمی علوم روسیه، مسکو

10.22044/jsfm.2020.8212.2863

چکیده

در این مقاله، تعیین لحظه شکست توسط معیارهای شکست نرم و تاثیر توابع وزنی آسیب، روش ها و آزمون های کالیبراسیون، بر دقت پیش بینی لحظه شکست مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس بررسی های حالت تنش، سه آزمون کالیبراسیون کشش تک محوری، کشش کرنش صفحه ای و کشش نمونه دارای تورفتگی به منظور تعیین مقادیر بحرانی معیارهای شکست به کار گرفته شدند. به منظور بررسی رفتار شکست در آلومینیوم آلیاژی 6061، معیارهای شکست نرم پدیدارشناختی آیادا، رایس-تریسی و کوکرافت-لاتهام نرماله، از طریق روش ترکیبی تجربی-شبیه سازی کالیبره شدند. نرم افزار اجزای محدود اباکوس به منظور شبیه سازی فرایند استفاده شد و معیارهای شکست توسط زیربرنامه مناسب به بررسی های اجزای محدود اعمال شدند. مقادیر نیرو-جابجایی و طول کورس شکست در آزمون های تجربی، به منظور صحت سنجی نتایج عددی و بررسی دقت معیارها مورد استفاده قرار گرفتند. مطابق با نتایج، روش کالیبراسیون بر مبنای تاریخچه حالت تنش در مقایسه با روش مقدار میانگین نتایج دقیق تری در پیش بینی لحظه شکست ارائه می نماید (4/3 درصد کاهش در میانگین خطای پیش بینی شکست). در میان تمامی حالات، معیار کوکرافت-لاتهام نرماله تحت کالیبراسیون با آزمون کشش کرنش صفحه ای، مناسب ترین معیار و آزمون کالیبراسیون به منظور پیش بینی شکست در مقادیر مثبت پارامتر سه محوری تنش می باشند.

کلیدواژه‌ها


[1] Lou Y, Huh H (2013) Extension of a shear-controlled ductile fracture model considering the stress triaxiality and the Lode parameter. Int J Solids Struct 50(2): 447-455.

[2] Swift HW (1952) Plastic instability under plane stress. J Mech Phys Solids 1(1): 1-18.

[3] Zhu X, Weinmann K, Chandra A (2001) A unified bifurcation analysis of sheet metal forming limits. J Eng Mater Technol 123(3): 329-333.

[4] Lou Y, Lim SJ, Huh H (2013) Prediction of fracture forming limit for DP780 steel sheet. J Mech Phys Solids 19(4): 697-705.

[5] Permeh M, Hosseinipour SJ, Jamshidi Aval H (2016) GTN damage model parameters for ductile fracture simulation in aluminum alloy 5083-O. Journal of Solid and Fluid Mechanics 6(1): 129-142. (in Persian)

[6] Ghaforian Nosrati H, Gerdooei M, Falahati Naghibi M (2015) A new approach to identify the ductile damage constants of seamed metallic tube using hydro-bulging process. Journal of Solid and Fluid Mechanics 5(2): 139-150. (in Persian)

[7] Rice JR, Tracey DM (1969) On the ductile enlargement of voids in triaxial stress fields. J Mech Phys Solids 17(3): 201-217.

[8] Ayada M, Higashino T, Mori K (1987) Central bursting in extrusion of inhomogeneous materials. Adv Technol Plast 1: 553-558.

[9] Brozzo P, Deluca B, Rendina R (1972) A new method for the prediction of formability limits of metal sheets, sheet metal forming and formability. Proceedings of the Seventh Biennial Congress of International Deep Drawing Research Group.

[10] Oyane M, Sato T (1980) Criteria for ductile fracture and their applications. J Mech Work Technol 4(1): 65-81.

[11] Oh SI, Chen CC, Kobayashi S (1979) Ductile fracture in axisymmetric extrusion and drawing. J Eng Ind  101(1): 36-44.

[12] Takuda H, Mori K, Takakura N, Yamaguchi      K (2000) Finite element analysis of limit      strains in biaxial stretching of sheet metals allowing for ductile fracture. Int J Mech Sci 42(4): 785-798.

[13] Zhan M, Gu C, Jiang Z, Hu L, Yang H (2009) Application of ductile fracture criteria in             spin forming and tube-bending processes. Comput Mater 47(2): 353-365.

[14] Hashemi SJ, Moslemi Naeini H, Liaghat GH, Azizi Tafti R (2015) Prediction of bulge height in warm hydroforming of aluminum tubes using ductile fracture criteria. Arch Civ Mech Eng 15(1): 19-29.

[15] Mirnia MJ, Shamsari M (2017) Numerical prediction of failure in single point incremental forming using a phenomenological ductile fracture criterion, criterion. J Mater Process Technol 244: 17-43.

[16] Linardona C, Favierb D, Chagnonb G, Grueza B (2014) A conical mandrel tube drawing  test  designed  to  assess  failure  criteria. J Mater Process Technol 214(2): 347- 357.

[17] Wua Z, Li S, Zhang W, Wanga W (2010) Ductile  fracture  simulation  of hydropiercing process based on various criteria in 3D modeling. Mater Des 31(8): 3661-3671.

[18] Lou Y, Yoon JW (2019) Alternative approach to model ductile fracture by incorporating anisotropic yield function. Int J Solids Struct 164(1): 12-24.

[19] Mohr D, Marcadet SJ (2015) Micromechanically-motivated phenomenological Hosford–Coulomb model for predicting ductile fracture initiation at low stress triaxialities. Int J Solids Struct 67-68: 40-55.

[20] Besson J (2010) Continuum models of ductile fracture: A review. Int J Damage Mech 19: 3-52.

[21] Bagherzadeha S, Mirnia MJ, Mollaei Dariani B (2015) Numerical and experimental investigations of hydro-mechanical deep drawing process of laminated aluminum/steel sheets. J Manuf Processes 18: 131-140.