پیش‌بینی نمودار حد شکل‌دهی ورقها با شبیه‌سازی عددی آزمون‌های ناکازیما و مارسینیاک اصلاح شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 خواجه نصیر مهندسی مواد

2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

نمودار‌ حد شکل‌دهی(FLD) عموما برای برآورد شکل‌پذیری ورق‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. استخراج نمودار‌های حد شکل‌دهی به صورت تجربی، مستلزم آزمایش‌های دقیق، صرف زمان و هزینه زیاد است. از این رو پژوهش‌های متعددی در استفاده از روش‌های تحلیلی و نرم‌افزارهای المان محدود برای تعیین این نمودار‌ها صورت گرفته است. در این پژوهش، منحنی‌های حد شکل‌دهی برای ورق آلومینیوم AA3105 از طریق شبیه‌سازی آزمون‌ ناکازیما و آزمون‌ مارسینیاک اصلاح شده در نرم‌افزار آباکوس به دست آمده است. به منظور تعیین عددی نمودار‌های حد شکل‌دهی AA3105، معیار تسلیم هیل 1948، معیار تسلیم هاسفورد و مدل آسیب GTN بر پایه هاسفورد با به کارگیری روابط سخت‌شوندگی وس و توانی بررسی و مقایسه شدند. به دلیل پشتیبانی نکردن نرم افزار آباکوس از معیار تسلیم هاسفورد و مدل آسیب GTN بر پایه هاسفورد، زیرروال نویسی VUMAT توسعه یافته و جهت تعیین رفتار آلیاژ AA3105 مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان دادند معیار هیل 1948، برای آلیاژهای آلومینیوم، اختلاف زیادی با نتایج تجربی دارد و استفاده از معیار هاسفورد و مدل آسیبGTN بر پایه هاسفورد، از تطابق خوبی با نتایج تجربی برخوردار است. همچنین به دلیل وجود حفره‌ها در ساختار فلزات، مدل آسیبGTN به جهت دارا بودن پارامتر کسر حجمی حفره‌ها، توجیه فیزیکی بیشتری نسبت به سایر معیارها دارد. همچنین آزمون مارسینیاک اصلاح شده، نسبت به آزمون ناکازیما نمودار حد شکل‌دهی را در کرنش‌های حدی پایین‌تر نسبت به آزمون ناکازیما پیش‌بینی می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Predicting forming limit diagrams by numerical simulation of Nakazima and modified Marciniak tests

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Aghaie Khafri 1
  • Valeh Talebsafa 2
2 Materials Science and Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Forming limit diagram (FLD) is a useful tool for investigation of sheet's formability for designing industrial products. Experimentally extracting FLD requires exact experimental tests, and is time consuming, and expensive. Therefore, several studies have been carried out on the usage of theoretical methods and finite element software for determining these diagram. In this study, FLD for AA3105 aluminum alloy sheet were obtained by simulating the Nakazima and modified Marciniak test in ABAQUS software. In order to numericaly determine FLD of AA3105, Hill yield criterion, Hosford yield criterion and GTN damage model based on Hosford criterion and Voce and power law hardening rules were investigated. Due to the lack of the Hosford yield criterion and the GTN damage model based on Hosford criterion in the ABAQUS software, VUMAT subroutines has been developed and used to determine the behavior of the AA3105 aluminum alloy. The results showed that the predicted FLD based on the Hill criterion, shows large deviation from experimental results. The usage of the Hosford criterion and GTN damage model for aluminum alloys showed a better correlation with experimental results. Also, due to the presence of voids in metals, the GTN damage model which is based on the void volume fraction has a greater physical justification than other yield criterion. Furthermore, by comparing numerical FLDs that obtained from Nakazima and modified Marciniak tests, it was concluded that the limit strains in modified Marciniak test is lower than the Nakazima test.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Forming Limit Diagram
  • Anisotropic yield criteria
  • GTN damage model
  • Nakazima test
  • Modified Marciniak test