مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تعیین تجربی و پیش‌بینی منحنی‌های حد شکل‌دهی گلویی و شکست ورق آلومینیوم 2024 با استفاده از معیار آسیب

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی امیر کبیر (پلی تکنیک تهران)
2 دانشگاه صنعتی امیر کبیر
3 عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
چکیده
منحنی‌های حد شکل‌دهی ورق از ابزارهای مفید در بررسی شکل‌پذیری ورق به‌منظور طراحی محصولات صنعتی به شمار می‌رود. برای تعیین این منحنی‌ها روش‌ها و دستورالعمل‌هایی در قالب آزمایش‌های تجربی تدوین و ارائه شده است. هزینه‌بر و زمان‌بر بودن انجام این آزمایش‌های تجربی باعث شده است تا پژوهش‌های متعددی در استفاده از روش‌های تحلیلی و نرم‌افزارهای المان محدود در تعیین این منحنی‌ها صورت بگیرد. در تحقیق حاضر، منحنی‌های حد شکل‌دهی گلویی و حد شکست ورق‌های آلومینیوم آلیاژی 2024 با استفاده از روش اتساع نیم کروی به صورت تجربی و عددی به دست آمده است. برای این منظور هندسه‌های متفاوتی از ورق فلزی برای ایجاد مسیر کرنش‌های مختلف به کار گرفته شده است. برای شبیه‌سازی آزمایش‌های تجربی، از حل گر صریح نرم‌افزار تحلیلی آباکوس استفاده گردید. با استفاده از روابط تئوری و آزمایش‌های تجربی، خواص شکست ورق آلومینیومی برحسب کرنش شکست، تنش سه محوری و پارامتر زاویه لود تعیین و به نرم‌افزار معرفی شد. با استفاده از مدل آسیب نرم، کرنش‌های حد شکل‌دهی شکست توسط مدل عددی صحه‌گذاری شده، استخراج گردید. برای تعیین کرنش‌های حد شکل‌دهی گلویی از روشی بر اساس تغییرات کرنش بیشینه در ناحیه گلویی شدن، بهره گرفته شد. مقایسه نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که مدل عددی به کار گرفته شده، می‌تواند با بیشترین خطایی حدود %6 کرنش‌های حد شکل‌دهی گلویی و شکست ورق آلومینیومی 2024 را پیش‌بینی نماید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental Determination and Numerical Prediction of Necking and Fracture Forming Limit Curves of 2024 Aluminum Alloy Sheet Using Damage Criterion

نویسندگان English

Ali Zahedi 1
Bijan Mollaei-Dariani 2
Mohammadjavad Mirnia 3
1 Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic)
2 Amirkabir University of Technology
3 Department of Mechanical Engineering, Babol Noshirvani University of Technology
چکیده English

Forming limit diagram (FLD) is one of the useful tools in the assessment of the sheet formability for designing industrial products. Experimental methods have been developed to determine FLDs. Costly and time-consuming experiments have led to several studies on the use of analytical methods and finite element softwares for predicting FLDs. In the present study, the necking and fracture forming limit curves of AA2024 aluminum alloy sheet were experimentally and numerically obtained through the hemispherical stretching test. Different geometries of the initial blank were considered to create different strain paths. The commercial finite element code Abaqus/Explicit was utilized to simulate experimental tests. Using theoretical equations and experimental results, fracture properties of the aluminum sheet in terms of the equivalent plastic strain at fracture, the stress triaxiality and the Lode angle parameter were captured and implemented in the Abaqus software. In order to capture necking forming limit strains, a numerical criterion based on the major strain variation in the necking zone has been considered. The comparison of the results shows that the numerical model can predict the forming and fracture limit strains with the maximum error of about 6%.

کلیدواژه‌ها English

Sheet formability
Forming Limit Diagram
Finite element
Damage Criterion