مطالعه‌ی اجزاء محدود پلاستیسیته‌ی بلور رفتار گلویی ورق آلیاژ آلومینیوم تحت اثر تنش ضخامتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 صنعتی شاهرود-مهندسی مکانیک

10.22060/mej.2021.19957.7146

چکیده

در شکل‌دهی ورق فلزی، تنش فشاری در راستای ضخامت می‌تواند بر شکل‌پذیری ورق موثر باشد. در این مقاله، برای بررسی اثر فشار در راستای ضخامت ورق بر شکل‌پذیری آلیاژ آلومینیوم AA6022-T4 از روش المان محدود پلاستیسیته بلور استفاده شد. یک رفتار خود-کارسخت‌شوندگی برای سیستم‌های لغزش در نظر گرفته شد. برای پیش‌بینی ایجاد و رشد گلویی، در آزمون کشش تک محوره از معیار بیشینه کرنش برشی برای شروع و تکامل آسیب در مدل رفتاری استفاده شد. برای به کارگیری مدل در ابکوس، یک زیربرنامه VUMAT بر اساس معادلات ساختاری گسسته‌سازی شده و تکنیک انتگرال‌گیری اویلر پیشرو توسعه یافت. پس از صحت سنجی کد، پارامترهای آن بر اساس نتایج آزمون کشش تک محوره کالیبره شد. برای شبیه سازی آزمون کشش ورق به ضخامت mm 1، حجم نماینده‌ای به ابعاد mm^3 5/0×5/1×3، با توسعه‌ی یک اسکریپت پایتون، به 14790 دانه تقسیم‌بندی و با المان‌های چهاروجهی با ابعاد μm 50 گسسته‌سازی شد. با استفاده از داده‌های تجربی موجود و در نظر گرفتن بافت مناسب برای ورق، جهت‌های بلوری با زوایای اویلر تعیین شد. آزمون کشش تک محوره با در نظر گرفتن فشار در راستای ضخامت روی حجم نماینده انجام شد. نتایج نشان داد، در کشش تک محوره، با اعمال فشار، کرنش محوری لحظه‌ی گلویی رشد کرده، و در نتیجه، گلویی به تاخیر افتاده، شکل‌پذیری بهبود می‌یابد. همچنین، نیروی محوری مورد نیاز برای شکل‌دهی کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Crystal Plasticity Finite Element Study of Necking Behavior of Aluminum Alloy Sheet Subject to Thickness-Stress

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Kargar Daroonkolaee 1
  • Seyed Hadi Ghaderi 2
1 MSc Mech. Eng., Department of Mechanical Engineering and Mechatronics, Shahrood Univ. of Tech., Shahrood, Iran
2 صنعتی شاهرود-مهندسی مکانیک
چکیده [English]

In sheet metal forming, thickness stress may affect the formability of sheet metal. In this paper, effect of through-thickness pressure stress on the formability of aluminum alloy AA6022-T4 sheet is investigated based on crystal plasticity finite element analysis. A self-hardening behavior is considered for the strain hardening behavior of the slip systems. Further, for prediction of necking initiation and growth, maximum shear strain criterion is used for damage initiation and evolution. In order to implement the model in Abaqus finite element package, a VUMAT was developed based on the discretized equations and forward Euler integration scheme. After verification of the developed code, the parameters of the model were calibrated against the tensile test results. For simulating tensile test of 1 mm thick sheet, a representative volume of 3x1.5x0.5 mm3،was partitioned into 14790 grains through a python code in ABAQUS/CAE environment and then discretized using 50 μm tetrahedral linear elements. Using the experimental data available in literature and considering appropriate texture for the simulation domain, the crystal orientations were assigned through Euler angles. Then, tensile tests were performed on the sample in the presence of the thickness pressure stress. The results show that application of the through thickness stress increases the strain corresponding to the necking initiation and thus postpones necking. Correspondingly, a decrease in tensile load is observed in this case.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crystal plasticity finite element method
  • VUMAT subroutine
  • Tensile Test
  • sheet metal formability
  • Through-thickness stress