پیش بینی تأثیر تنش عمودی بر نمودار های حدشکل دهی

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 15، دوره 5، شماره 20، مرداد و شهریور 1394، صفحه 175-190   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

حمید خاکپور¹؛ رامین هاشمی²؛ احمد عاصم پور^{* 3}

¹کارشناس ارشد، قطب رباتیک طراحی و اتوماسیون، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.

²استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

³استاد، قطب رباتیک طراحی و اتوماسیون، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

تاریخ دریافت: 30 شهریور 1394،  تاریخ پذیرش: 30 شهریور 1394 

چکیده

مطالعات تئوری در زمینه تحلیل حد تحملیک ورق فلزی در مقابل کرنش‌های گوناگون، همگی به تحلیل نمودار‌‌های حدشکل‌دهی برمی‌گردد. از آن­جا که وقوع پدیده گلویی شدگی در برخی از فرایندها مانند هیدروفرمینگ در نواحی از ماده فلزی رخ می­دهد که افزون بر وجود تنش صفحه ای،تنش عمودی نیز وجود دارد، بنابراین، در نظر گرفتن فرض تنش صفحه­ای برای تحلیل چنین فرایندهایی مناسب نمی باشد. بنابراین، در این پژوهش، پیش بینی نمودارهای حدشکل دهی با وجود تنش عمودی مدنظر قرار گرفته و اثر تنش عمودی روی نمودارهای یاد شده مورد بررسی قرار گرفته است. برای ترسیم نمودارهای حدشکل دهی با وجود تنش عمودی مدل مارشینیاک و کوزینسکی تعمیم یافته و برای بدست آوردن متغیرهای این مدل، عددی نیوتن رافسون مورداستفاده قرار گرفته است. ساختار الگوریتم ارایه شده برای پیش بینی نمودار حد شکل دهی به  گونه­ای است که امکان بکارگیری تابع تسلیم ون میزز و هیل 1948 و روابط سخت کاری گوناگون وجود دارد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با افزایش مقدار تنش عمودی فشاری، نمودارهای حدشکل دهی به سمت بالا جابه­جا می شوند و حد شکل پذیری ماده افزایش می یابد. برای درک بهتر اثر وجود تنش عمودی، افزایش کرنش حدی در مورد شکل دهی کرنش صفحه­ای به گونه کمی مورد بررسی قرار گرفته است. اعتبار نتایج بدست آمده با داده های تجربی چاپ شده در مقاله های دیگران مورد سنجش قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

نمودار حد شکل دهی - تنش عمودی - مدل سازی

مراجع

1-M.C. Butuc, A. Barata da Rocha, J.J. Gracio, and J. Ferreira Duarte, “A More General Model for Forming Limit Diagrams Prediction”, J. Mater. Process. Technol., Vol. 125–126, pp. 213–18, 2002.

2-M. M. Moshksar, and S. Mansorzadeh, “Determination of the Forming Limit Diagram for Al 3105 Sheet”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 141, pp. 138–142, 2003.

3- A. Assempour, A.R. Safikhani, and R. Hashemi, “An improved Strain Gradient Approach for Determination of Deformation Localization and Forming Limit Diagrams”, Journal Materials Processing Technology, Vol. 209, pp. 1758-1769, 2009.

4- M. Shakeri, A. Sadough, and B.M. Dariani, “Effect of Pre-Straining and Grain Size on the Limit Strains in Sheet Metal Forming”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol. 214, pp. 821-827, 2000.

5- Y.M. Hwang, Y.K. Lin, and H.C. Chuang, “Forming Limit Diagrams of Tubular Materials by Bulge Tests”, J. Materials Processing Technology, Vol. 209, pp. 5024-5034, 2009.

6- L.M. Smith, R.C. Averill, J.P. Lucas, T.B. Stoughton, and P.H. Matin, “Influence of Transverse Normal Stress on Sheet Metal Formability”, International Journal of Plasticity, Vol. 19, pp. 1567-1583, 2003.

7- J.M. Allwood, and D.R. Shouler, “Generalised Forming Limit Diagrams Showing Increased Forming Limits with Non-Planar Stress States”, International Journal of Plasticity, Volume 25, Issue 7, pp. 1207-1230, 2009.

8- R. Hill, “A Theory of Yielding and Plastic Flow of Anisotropic Metals”, Proc. Roy. Soc. Lond., 193A, pp 197–281, 1948.

9- Z. Marciniak , and K. Kuczynski, “Limits Strains in The Processes of Stretch-Forming Sheet Metal”, Int. J. Mech. Sci., Vol. 9, pp. 609-620, 1967.

10- A. Assempour, R. Hashemi, K. Abrinia, M. Ganjiani, and E. Masoumi, “A methodology for Prediction of Forming Limit Stress Diagrams Considering the Strain Path Effect”, Computational Materials Science, Vol. 45, pp. 195–204, 2009.

11- Z.G. Wei, and R.C. Batra, “Damage model for anisotropic materials, and its application to analysis of stability and spallation”, International Journal of Impact Engineering, Vol. 34, pp. 1780–1796, 2007.

12- J. Kim, S-J. Kang, and B-S. Kang, “A prediction of bursting failure in tube hydroforming processes based on ductile fracture criterion”, Int Adv Manuf Technol, Vol. 22, pp. 357-362, 2003.

13-R. Hashemi, “Consideration of Strain Path Effects on Prediction of Forming Limit Diagrams”, M.Sc. Thesis, Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology; 2007.

14-R. Hashemi, A. Ghazanfari, K. Abrinia, and A. Assempour, “Forming Limit Diagrams of Ground St14 Steel Sheets with Different Thicknesses”, SAE International Journal of Materials and Manufacturing, Vol. 5, pp. 60-64, 2012.

15- R. Hashemi, K. Abrinia, and A. Assempour, "The Strain Gradient Approach to Predict Necking in Tube Hydroforming", Journal of Manufacturing Processes, Vol. 15, Issue 1, pp. 51-55, 2013.

16- ش. مولایی، م. شهباز،  ر. ابراهیمی. تاثیر رفتار کارسختی ماده بر مقدار بشکه ایی شدن و توزیع تنش و کرنش در آزمایش فشار با استفاده از روش اجزاء محدود. مجله