پارامترهای مدل خسارت GTN برای شبیه سازی شکست نرم در آلیاژ آلومینیم O-5083

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 دانشیار، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

3 استادیار، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

در میان مدل‌های مختلف شکست نرم، مدل خسارت گارسون-تورگارد-نیدلمن (GTN) بدلیل در نظر گرفتن سه مرحله جوانه‌زنی، رشد و انعقاد حفرات در حین تغییر شکل پلاستیک کاربرد وسیعی دارد. مسائل مهم در این مدل محاسبه دقیق پارامترهای آن می‌باشد که در روش-های تجربی بسیار وقت‌گیر و پرهزینه است. لذا برای این منظور از روش‌های شبیه سازی اجزای محدود استفاده می‌شود. در نرم‌افزار آباکوس مدل پلاستیسیته فلزات متخلخل، مکانیزم انعقاد حفرات را در نظر نمی‌گیرد و با تکیه بر دو مرحله‌ی جوانه‌زنی و رشد حفرات مسائل را تحلیل می‌کند. این موضوع سبب بروز خطا در نتایج انتهایی ناشی از انعقاد حفرات می‌شود. در این پژوهش کشش تک‌محوره آلیاژ آلومینیم O-5083 به کمک مدل خسارت GTN شبیه‌سازی شده است. شبیه‌سازی با بکارگیری روش المان محدود از طریق زیرروال UMAT برای نرم‌افزار آباکوس صورت گرفت. پارامترهای مدل خسارت GTN آلیاژ O-5083 با تطبیق منحنی تنش-کرنش مهندسی حاصل از آزمایش تجربی و منحنی شبیه‌سازی شده برآورد شد. نتایج نشان داد که کد نوشته شده از طریق زیرروال UMAT علاوه بر اینکه منجر به بهبود شبیه‌سازی مدل خسارت GTN در نرم‌افزار آباکوس شده، پیش‌بینی قابل قبولی از پارامترهای مدل GTN بدست می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Acharyya S, Dhar S (2008) A complete GTN model for prediction of ductile failure of pipe. Mater Sci 43(6): 1897-1909.

[2] Hao S, Brocks W (1997) The Gurson-Tvergaard-Needleman-model for rate and temperature-dependent materials with isotropic and kinematic hardening. Comput Mech 20 (1-2): 34-40.

[3] Chen Z, Dong X (2009) he GTN damage model based on Hill’48 anisotropic yield criterion and its application in sheet metal forming. Comp Mater Sci 44 (3): 1013-1021.

[4] He M, Li F,Wang Z (2011) Forming Limit Stress Diagram Prediction of Aluminum Alloy 5052 Based on GTN Model Parameters Determined by In Situ Tensile Test. Chinese J Aeronaut 24(3): 378-386.

[5] Alegre J, Cuesta I, Bravo P (2011) Implementation of the GTN damage model to simulate the small punch test on pre-cracked specimens. Procedia Eng 10: 1007-1016.

[6] Abbasi S, Bagheri B, Ketabchi M (2012) Application of response surface methodology to drive GTN model parameters and determine the FLD of tailor welded blank. Comp Mater Sci 53(1): 368-376.

[7] Abbasi M, Shafaat MA, Ketabchi M, Haghshenas DF (2012) Application of the GTN model to predict the forming limit diagram of IF-Steel. J Mech Sci Technol 26 (2): 345-352.

[8] Gurson AL (1997) Continuum theory of ductile rupture by void nucleation and growth: Part I—Yield criteria and flow rules for porous ductile media. J Eng Mater-T Asme 99 (1): 2-15.

[9] Tvergaard V (1981) Influence of voids on shear band instabilities under plane strain conditions. Int J Fracture 17 (4): 389-407.

[10] Tvergaard V (1982) On localization in ductile materials containing spherical voids. Int J Fracture 18 (4): 237-252.

[11] Tvergaard V, Needleman N (1984) Analysis of the cup-cone fracture in a round tensile bar. Acta Metall Mater 32 (1): 157-169.

[12] Needleman A (1987) A continuum model for void nucleation by inclusion debonding. J Appl Mech-T Asme 54 (3): 525-531.

[13] LIU L-g, LIU W, WANG J-x (2012) Influence of interfacial adhesion strength on formability of AA5052/polyethylene/AA5052 sandwich sheet AA5052/polyethylene/AA5052 sandwich sheet. T Nonferr Metal Soc 22: 395-401.

[14] Xue L (2008) Constitutive modeling of void shearing effect in ductile fracture of porous materials. Eng Fract Mech 75(11): 3343-3366.

[15] Besson J, Steglich D, Brocks W (2001) Modeling of crack growth in round bars and plane strain specimens. Int J Solids Struct 44: 8259-8284.

[16] Abbassi F, Belhadj T, Mistou S (2012) Parameter identification of a mechanical ductile damage using Artificial Neural Networks in sheet metal forming. Mater Design 45:605–615.