تعیین ثابت‌های مدل آسیب جانسون-کوک برای ورق مس خالص تجاری توسط آزمایش کشش بر روی نمونه های شیاردار

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

امروزه از مدل‌های آسیب جهت شبیه‌سازی و پیش‌بینی مناطق وقوع شکست در فرایندهای تولید استفاده می‌شود. یکی از مدل‌های مشهور که به طور گسترده در نرم‌افزارهای تجاری اجزاء محدود استفاده می‌شود، مدل آسیب جانسون-کوک است. هدف از تحقیق حاضر تعیین ثابت‌های مدل آسیب جانسون-کوک برای ورق مس خالص تجاری است. بدین منظور ابتدا سه نمونه کشش (یک نمونه بدون شیار و دو نمونه شیاردار با شیارهای متفاوت به شعاع‌های 10 و 2 میلی‌متر) در راستای نورد از ورق جدا و آزمایش کشش بر روی آن‌ها انجام شد. نسبت تنش سه محوره برای هر یک از نمونه‌ها از رابطه بریجمن بدست آمد. سپس، با توجه به قانون حجم ثابت وابستگی کرنش شکست نسبت به تنش سه محوره در مدل آسیب جانسون-کوک، ثابت‌های این مدل آسیب تعیین گردید. از شبیه‌سازی عددی آزمایش‌های کشش انجام شده برای ارزیابی موفقیت روش استفاده شده برای تعیین ثابت‌های مدل جانسون-کوک استفاده شد. برای این کار، از معیار خطای جابجایی استفاده شد و مقدار آن برای هر یک از نمونه ها ‌تعیین گردید. مقدار میانگین خطای جابجایی برای سه نمونه مورد آزمایش برابر 07/9 درصد محاسبه شد که نشان دهنده موفقیت روش مورد استفاده جهت تعیین ثابت‌های مدل آسیب جانسون-کوک در تحقیق حاضر است. از نتایج این تحقیق می‌توان جهت شبیه‌سازی فرآیندهای تولید ورق مسی مورد مطالعه استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


[1] Verlinden B, Driver J, Samajdar I, Doherty RD, (2007) Thermo-mechanical processing of metallic materials. Elsevier.
[2] William S (1993) Structure Properties and Applications of Engineering Alloys. (Translated by  Ekrami AA and SeyedReihani SM). Sharif University of Technology Scientific Publishing Institute. (In Persian)
[3] Chen G, Ren C, Lu L, Ke Z, Qin X, Ge X (2018) Determination of ductile damage behaviors of high strain rate compression deformation for Ti-6Al-4V alloy using experimental-numerical combined approach. Eng Fract Mech 200: 499-520.
[4] Sajjadi SA (2015) Mechanical behavior of materials. 2nd edn. Ferdowsi University of Mashhad Publications. (In Persian)
[5] Hooputra H, Gese H, Dell H, Werner H (2004) A comprehensive failure model for crashworthiness simulation of aluminium extrusions. Int J Crashworthiness 9(5): 449-464.
[6] Cockcroft MG, Latham DJ (1968) Ductility and    the workability of metals. J Inst Metals 96(1): 33-39.
[7] Gurson AL (1977) Continuum theory of ductile rupture by void nucleation and growth: Part I-Yield criteria and flow rules for porous ductile media. J Eng Mater Technol 99(1): 2-15.
[8] Chu CC, Needleman A (1980) Void nucleation effects in biaxially stretched sheets.
[9] Tvergaard V, Needleman A (1984) Analysis of the cup-cone fracture in a round tensile bar. Acta Metall Mater 32(1):157-169.
[10] Johnson GR, Cook WH (1985) Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures. Eng Fract Mech 21(1): 31-48.
[11] Helwany S (2007) Applied soil mechanics with ABAQUS applications. John Wiley & Sons.
[12] Wang K (2016) Calibration of the Johnson-Cook failure parameters as the chip separation criterion in the modelling of the orthogonal metal cutting process. (Doctoral dissertation)
[13] Banerjee A, Dhar S, Acharyya S, Datta D, Nayak N (2015) Determination of Johnson cook material and failure model constants and numerical modelling of Charpy impact test of armour steel. Mater Sci Eng A 640: 200-209.
[14] Salimpour E, Mirzaei M. (2018) Experimental determination and numerical implementation of ductile damage parameters of Al 2024-O.    Modares Mechanical Engineering 18(2): 45-52. (In Persian)
[15] Talebi-Ghadikolaee H, Moslemi Naeini H, Mirnia MJ, Mirzai MA, Gorji H, Alexandro S (2020) Study of the effect of calibration procedure on the accuracy of the phenomenological ductile fracture criteria in sheet metal forming. Journal of Solid and Fluid Mechanics 10(1): 1-16. (In Persian)
[16] Vahdati M, Rasooli MA, Gerdooei M (2020) Theoretical and numerical analysis of hot deep drawing of hemispherical thick head. Journal of Solid and Fluid Mechanics 10(2): 59-78. (In Persian)
[17] ASTM E8 (2003) Test methods for tension testing of metallic materials. Annual Book of ASTM Standards.
[18] Bridgman PW (2013) Studies in large plastic flow and fracture. Harvard University Press.
[19] Iqbal MA, Senthil K, Sharma P, Gupta NK    (2016) An investigation of the constitutive   behavior of Armox 500T steel and armor piercing incendiary projectile material. Int J Impact Eng 96:146-164.