16737

16737

تأثير توابع تسليم پيشرفته بر نمودار‌هاي حد شكل‌دهي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي شكل دهي

بهمن 1395

دكتر رضا معدوليت

دكتر رامين هاشمي

مكانيك

در فرآيند‌هاي شكل‌دهي، دانستن حدود مجاز شكل‌دهي براي هر ماده پيش از گلويي شدن از اهميت بالايي برخوردار است. يكي از ابزارهاي مفيد در اين راستا، نمودارهاي حد شكل‌دهي هستند كه نسبت كرنش‌هاي اصلي مجاز را در هر حالت شكل‌دهي، براي مواد نشان مي‌دهند. در به دست آوردن اين نمودارها روش‌هاي تجربي و تئوري زيادي وجود دارد. يكي از پركاربرترين روش‌هاي تئوري، روش مارشينياك- كوزينسكي (M-K) هست كه در آن وجود شياري نازك بر روي ورق به‌عنوان عامل ناهمگني در نظر گرفته مي‌شود. لازم به ذكر است كه عوامل زيادي ازجمله ضريب ناهمگني اوليه، توان كار سختي، ضخامت نمونه، نرخ كرنش، پيش كرنش، رابطه كار سختي و توابع تسليم بر نمودارهاي حد شكل‌دهي اثرگذار هستند. در اين پژوهش تأثير توابع تسليم پيشرفته‌اي چون BBC2008، Soare2008، Plunkett 2008، Yld2011 بر اين نمودارها به‌صورت تئوري بررسي گرديده است و مشخص‌شده است كه توانايي معيارهاي تسليم پيشرفته در استخراج حدود شكل‌دهي مواد، بالاتر از معيارهاي تسليم كلاسيكي چون هيل هست. همچنين براي استخراج ضرايب ثابت موجود در اين توابع تسليم براي پاره‌اي از مواد از روش عددي الگوريتم ژنتيك بهره برده شده است و مشخص گرديد كه ضرايب پيش‌بيني‌شده به ميزان خوبي سبب دنبال كردن هرچه دقيق‌تر خواص مكانيكي مواد مختلف مي‌شود؛ و نمودار‌هاي حد شكل‌دهي براي ورق‌هاي آلومينيومي با دخيل نمودن اين توابع تسليم و مدل M-K استخراج شده است. در قسمت ديگري از پژوهش به استخراج نمودار‌هاي حد شكل‌دهي لوله‌هاي آلومينيومي با استفاده از روش M-K بهبوديافته پرداخته‌شده است كه در اين روش به‌جاي فرض ناهمگني هندسي در مواد، فرض بر حضور ناهمگني در خواص ماده ازجمله توان كار سختي (n) هست و مزيت آن بر روش قبل اين است كه حساسيت نمودارها به تغييرات اين پارامتر كمتر از حساسيت به تغييرات ضريب ناهمگني اوليه (f0) است. همچنين براي لوله AA7020-T6 ضرايب ناهمسانگردي جهتي به كمك آزمون‌هاي كششي و با بهره‌گيري از فك‌هاي كششي مناسب به دست آورده شد و با اعمال آن‌ها در روش عددي مورداستفاده، نمودارهاي حد شكل‌دهي دقيقي استخراج گرديد. در پايان به‌منظور تصديق نمودار‌هاي حد شكل‌دهي به‌دست‌آمده از روش تئوري، مقايسه‌اي ميان آن‌ها و نتايج تجربي موجود صورت گرفته است. واژه‌هاي كليدي: نمودار حد شكل‌دهي، روش عددي M-K، توابع تسليم پيشرفته، ضريب ناهمسانگردي.

1395/12/04

1/1/1900 12:00:00 AM

In forming processes, knowing the acceptable amount of deformation which material can bear before necking is really essential. One of the beneficial tools in order to follow the forming behavior of metals is forming limit diagrams which are the proportion of principal strains in different statuses of forming. These diagrams can be obtained with experimental an​d theoretical methods. One of the well-known numerical methods is Marciniak-Kuczynski (M-K) model. In this method, presence of an initial defect such as thickness inhomogeneity is assumed as the necking factor. There are some parameters that affected the prediction of forming limit diagrams such as strain hardening power, strain rate, anisotropy coefficients, thickness of sheet, work hardening law an​d yield functions. These parameters can be considered through M-K model. In this work, the effect of advanced yield functions like, BBC2008, Soare 2008, Plunkett2008 an​d Yld 2011 on the prediction of formability for different materials is studied theoretically an​d the results are shown that the ability of advanced yield functions is more than classical ones in prediction of the forming behavior of materials. Additionally, the yield functions’ numerical coefficients are obtained for some material through Genetic Algorithm (GA) an​d the results lead to accurate following of materials’ mechanical properties an​d the forming limit diagrams are extracted under the effect of these yield functions. In another part of this work, forming limit diagrams of aluminum tubes are obtained through modified M-K method in which geometry inhomogeneity replaced with material inhomogeneity like strain hardening differences. The advantage of this procedure is that the sensitiveness of diagrams to variation of this parameter is less than sensitiveness to variation of geometry inhomogeneity. Additionally, the directional anisotropy coefficients of AA7020-T6 tube are calculated by using appropriate fixtures an​d tensile tests an​d using these coefficients in obtaining forming limit diagram of this tube theoretically. Finally, in order to verification of numerical prediction, a comparison has been done between acquired results an​d experimental ones. Keywords: Forming limit diagram, M-K numerical method, Advanced yield functions, Anisotropy coefficient.