مطالعه شکل پذیری ورق فولادی AISI 304 به کمک مدل M-K و معیار آسیب GTN

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندس مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

در این پژوهش از روش سطح پاسخ به‌منظور تعیین ترتیب اهمیت پارامترهای معیار آسیب GTN در مطالعه شکل­پذیری ورق­های فلزی و در نتیجه انتخاب تعداد کمتری از پارامترها (پارامترهای مهم­تر) جهت کالیبره کردن معیار GTN استفاده شد. برای این منظور تعداد 7 پارامتر GTN انتخاب شد. سپس با در نظر گرفتن یک بازه مناسب برای هر پارامتر، تعداد 143 آزمایش با استفاده از روش سطح پاسخ طراحی شد. در این آزمایش­ها، کرنش حدی حداقل روی نمودار حد شکل­دهی (FLD0) ورق فولادی AISI 304 به عنوان پاسخ در نظر گرفته شد. برای محاسبه مقدار کرنش حدی حداقل، مدل M-K در نرم­افزار المان محدود آباکوس شبیه­سازی شد. در این شبیه­سازی­ها از معیار GTN برای پیش­بینی پارگی در ناحیه معیوب مدل M-K استفاده شد. با انجام آنالیز واریانس روی داده­های حاصل از شبیه­سازی­های المان محدود، ترتیب اهمیت پارامترهای معیار GTN مشخص شد. همچنین با استفاده از مقادیر کالیبره شده پارامترهای GTN نمودار کامل حد شکل­دهی ورق AISI 304 با دقت قابل قبولی بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]   Gurson A. L., Continuum theory of ductile rupture by void nucleation and growth: Part I—Yield criteria and flow rules for porous ductile media. Journal of Engineering Materials and Technology, Vol. 99, No. 1, pp. 2-15, 1977.
[2]   Marciniak Z., Kuczyński K., Limit strains in the processes of stretch-forming sheet metal. International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 9, No. 9, pp. 609-620, 1967.
[3]   Tvergaard V., On localization in ductile materials containing spherical voids. International Journal of Fracture, Vol. 18, No. 4, pp. 237-252, 1982.
[4]   Tvergaard V., Needleman A., Analysis of the cup-cone fracture in a round tensile bar. Acta Metallurgica, Vol. 32, No. 1, pp. 157-169, 1984.
[5]   Banabic D., A. Kami., Applications of the Gurson’s model in sheet metal forming. 5th International Conference on New Forming Technology (ICNFT 2018). Bremen, Germany, 2018.
[6]   Li Z., Bilby B., Howard I., A study of the internal parameters of ductile damage theory. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, Vol. 17, No. 9, pp. 1075-1087, 1994.
[7]   Zhang C., Leotoing L., Zhao G., Guines D., Ragneau E., A methodology for evaluating sheet formability combining the tensile test with the M–K model. Materials Science and Engineering: A, Vol. 528, No. 1, pp. 480-485, 2010.
[8]   Cao T.-S., Maire E., Verdu C., Bobadilla C., Lasne P., Montmitonnet P., Bouchard P.-O., Characterization of ductile damage for a high carbon steel using 3D X-ray micro-tomography and mechanical tests–Application to the identification of a shear modified GTN model. Computational Materials Science, Vol. 84, pp. 175-187, 2014.
[9]   Fratini L., Lombardo A., Micari F., Material characterization for the prediction of ductile fracture occurrence: an inverse approach. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 60, No. 1-4, pp. 311-316, 1996.
[10]              Abbasi M., Bagheri B., Ketabchi M., Haghshenas D., Application of response surface methodology to drive GTN model parameters and determine the FLD of tailor welded blank. Computational Materials Science, Vol. 53, No. 1, pp. 368-376, 2012.
[11]              Abbasi M., Ketabchi M., Izadkhah H., Fatmehsaria D., Aghbash A., Identification of GTN model parameters by application of response surface methodology. Procedia Engineering, Vol. 10, pp. 415-420, 2011.
[12]              Kami A., Dariani B. M., Vanini A. S., Comsa D. S., Banabic D., Numerical determination of the forming limit curves of anisotropic sheet metals using GTN damage model. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 216, pp. 472-483, 2015.
[13]              Kami A., Mollaei Dariani B., Sadough Vanini A., Comsa D.-S., Banabic D., Application of a GTN damage model to predict the fracture of metallic sheets subjected to deep-drawing. Proc Rom Acad A, Vol. 15, pp. 300-309, 2014.
[14]              Abendroth M., Kuna M., Identification of ductile damage and fracture parameters from the small punch test using neural networks. Engineering Fracture Mechanics, Vol. 73, No. 6, pp. 710-725, 2006.
[15] ظهور م.، شاهی س.، حسین پورگللو م.، بررسی تجربی و تئوری تعیین ضرایب معیارهای پیشرفته و نمودار حد شکل دهی آلیاژ آلومینیوم 2024، مجله مهندسی مکانیک مدرس، د. 16، ش. 1، ص 192-202.
[16]              Schwindt C., Schlosser F., Bertinetti M.A., Stout M., Signorelli J.W., Experimental and Visco-Plastic Self-Consistent evaluation of forming limit diagrams for anisotropic sheet metals: An efficient and robust implementation of the M-K model, International Journal of Plasticity, Vol. 73, pp. 62-9, 2015.
[17] حبیبی م.، غضنفری ا.، عاصم پور ا.، نقد آبادی ر.، هاشمی ر.، به دست آوردن منحنی حد شکلدهی با استفاده از دو مدل المان محدود بهبودیافته، نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی مکانیک، د. 48، ش. 4، ص 379-388، 1395.
[18]              Padwal S., Chaturvedi R., Rao U., Influence of superimposed hydrostatic tension on void growth in the neck of a metal sheet in biaxial stress fields. Part-II-Plastic instability. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 32, No. 1-2, pp. 99-107, 1992.
[19]              Melander A., A new model of the forming limit diagram applied to experiments on four copper-base alloys, Materials Science and Engineering, Vol. 58, No. 1, pp. 63-88, 1983.
[20] حسینی م. ع.، حسینی پور س. ج. و بخشی جویباری م.، بررسی تئوری اثر حفره­زایی داخلی بر حد شکل­دهی فولاد  IFبا استفاده از مدل  M-K و تابع پتانسیل پلاستیک گارسون. مجلۀ مهندسی مکانیک مدرس، د. 17، ش. 11، ص 353-360، 1396.
[21]              Hosseini M. E., Hosseinipour S. J., Bakhshi-Jooybari M., Theoretical FLD Prediction Based on MK Model using Gurson's Plastic Potential Function for Steel Sheets. Procedia Engineering, Vol. 183, pp. 119-124, 2017.
[22]              International Standard ISO 12004-2, Metallic Materials-sheet and Strip-Determination of Forming Limit Curves. Part 2: Determination of Forming Limit Curves in the Laboratory. Geneva, Switzerland: International Organization for Standardization.
[23]              Aghaie-Khafri M., Mahmudi R., Predicting of plastic instability and forming limit diagrams. International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 46, pp. 1289-1306, 2004.
[24]              Khuri A. I. Response surface methodology and related topics. World scientific, Massachusetts, 2006.
[25]    چلوویان م.، مدلسازی نمودار حد شکل پذیری ورق‌های فلزی به کمک مدل آسیب گورسون. پایان‌نامۀ‌ کارشناسی‌ارشد، دانشگاه سمنان، 1396.