20153

۲۰۱۵۳

بررسي شكل پذيري ورق هاي فلزي به روش تئوري گراديان كرنش

كارشناسي ارشد

مكانيك

۱۳۹۵

بهمن ۱۳۹۷

دكتر رامين هاشمي

مكانيك

بررسي فرآيندهايي كه در آن ها از ورق هاي فلزي استفاده مي شود به دليل جلوگيري از توليد قطعات معيوب و نيز بهينه سازي روش هاي توليد اهميت خاصي دارد. لذا مطالعه شكل پذيري ورق هاي فلزي و همچنين عوامل محدود كننده آن حائز اهميت است. ورق هاي فلزي با توجه به ضخامت به دو طبقه تقسيم مي شوند. به گونه اي كه، ورقه هاي نازك كه ضخامت كمتر از 6 ميلي متر دارند به عنوان فويل و قطعاتي با ضخامت بيشتر به عنوان صفحه در نظر گرفته مي شوند. از آنجايي كه رفتار مكانيكي فلزات براي توليد محصولات و همچنين درك بهتر فرآنيدهاي فلزي اهميت دارد، لذا مطالعات بسياري جهت پيش بيني رفتار مواد انجام شده است. به طور كلي، يكي از خصوصيات مطلوب فلزات، تغييرشكل پلاستيك بزرگ قبل از پارگي است. باريك شدگي و كاهش بيش از حد ضخامت ورق هاي فلزي هنگام عمليات صنعتي از مشكلات اصلي فرايندهاي شكل دهي است كه موجب كاهش غير قابل قبول ضخامت و توقف فرآيند مي گردد. از آنجايي كه افزايش طول بالاي ماده قبل از شكست، براي شكل دهي ورق فلز مطلوب است، مدلسازي رخداد باريك شدگي در شكل دهي ورق هاي فلزي يك چالش واقعي محسوب مي شود. در فرآيند هاي شكل دهي هدف يافتن مقادير مجاز شكل پذيري مواد قبل از گلويي شدن مي باشد. لذا نمودارهاي حد شكل پذيري يكي از ابزارهاي مفيد و پر اهميت در اين راستا هستند كه مبناي آن ها نمايش كرنش هاي اصلي مجاز در حالت هاي مختلف شكل دهي مي باشد. نمودار حد شكل دهي نمودار كرنش هاي حقيقي اصلي در ورق فلزي است كه در نقاط بحراني رخ مي دهند، نقاطي كه شكست ماده در تست هاي شكل پذيري يا فرايندهاي ساخت را به صورت گرافيكي توصيف مي نمايند. جهت بدست آوردن اين نمودار ها از روش هاي تئوري و تجربي متعددي استفاده مي شود كه امروزه عموما به دليل پر هزينه بودن روش هاي تجربي توجه بسياري به سمت بدست آوردن اين نمودار ها از روش هاي تئوري معطوف شده است. از معروف ترين و پركاربردترين اين روش ها مي توان به روش مارشينياك-كوزينسكي (M-K Method) اشاره كرد كه مبناي آن در نظر گرفتن يك نقص اوليه در ورق قبل از شروع شكل دهي مي باشد. در اين مطالعه، پژوهشهايي بر روي شكل دهي ورق فلزي براساس تركيب تئوري پلاستيسيته گراديان كرنشي و با شيوه M-K مرسوم انجام شده است. اين كار همراه با اضافه كردن اثرات ناهمگني تغييرشكل به معادلات ساختاري موجود انجام شد. به طوري كه به معادلات ساختاري قديمي، مرتبه دوم كرنش معادل پلاستيك اضافه و از روش تفاضل محدود براي حل معادلات ديفرانسيل غير خطي مرتبه دوم بدست آمده استفاده شد. در اين پژوهش حذف فرض هاي ساده سازي كارهاي قبلي و همچنين ارائه روش حل جديد و سريع تر براي معادلات ديفرانسيل در دستور كار قرار داده شد و همچنين به بررسي اثر اضافه كردن گراديان مرتبه دو كرنش به معادلات و تاثير آن نسبت به حالت عادي نيز اقدام شد.

1397/12/02

Sheet Metal Formability Prediction Based on Enhanced Strain Gradient Approach

2/20/2019 12:00:00 AM

Metal forming involves obtaining desired shape and size by subjecting the material to large plastic deformation and is one of the most important steps in manufacturing a large variety of products. Metal forming processes are divided into two categories i.e. sheet metal forming and bulk-forming. Bulk-forming is a controlled plastic flow of material into useful shapes and refers to processes like extrusion, forging etc. Sheet metal is one of the fundamental forms used in manufacturing and it can be changed into a variety of shapes by an industrial process into thin, flat pieces. The sheet metal forming has a wide domain with innovative techniques that the manufacture of complex pieces with simple tools and low costs can be realized. In Sheet metal forming, thin sheet metal blanks through Mechanisms like plasticity and dynamic recrystallization are converted into parts of desired shapes with the processes like deep drawing, bending, cutting etc., for the manufacture of components in automobile and aerospace applications. Sheet metals divided into two categories subjected to their Thicknesses. So that, thin sheets are considered as foils, and pieces with thicker thickness are considered as plates. Mechanical behavior of metal is important to understand in sheet metal products and manufacturing processes. The necking of sheet metal is the main problem in forming processes that cause unacceptable thickness decreasing and leads to stop the process. Generally, a desirable property for metals is a large plastic deformation before necking. The remaining problems to solve are the applicability and the accuracy of the methods for determining forming limits for various strain paths encountered in industrial processes. The modeling of necking occurrence in sheet metal forming is a real challenge for the engineer concerned with the processing of new geometries and materials. Regard that a high total elongation of the material before the fracture is also desirable for sheet metal forming, Forming limit diagram is used in sheet metal forming for predicting the forming behavior of sheet metal. Failure prediction in sheet metal forming is presently mainly based on experimentally measured Forming Limit diagrams. The Forming Limit Diagram or “Forming Principal Strain Map” is the plot of principal true strains in the sheet metal occurring at critical points which provides a graphical description of material failure in formability tests or in the fabrication processes. Mathematical models for theoretical determination of these curves have been developed such as Marciniak and Kuczynski method which is known as the M-K approach. In this study, the investigations on sheet metal forming based on strain gradient plasticity join with conventional M-k approach has been presented. This method considered the effects of deformation inhomogeneity by introducing new constitutive equations. Finite difference method has been used to solve second order nonlinear differential equations of thickness variation and finally, the desired forming limit results obtained. The numerical solution for necking evolution has been presented which has good convergence and rapid time of calculations.