پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 405 |
| تعداد مقالات | 5,424 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,542,949 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,027,122 |
تحلیل تئوری اثر دما و نرخ کرنش بر نمودار حد شکل‌دهی آلومینیوم AA3104 | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 3، دوره 52، شماره 3، خرداد 1399، صفحه 555-570 اصل مقاله (884.66 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2018.14407.5848 | ||
| نویسندگان | ||
| سیده مریم میرفلاح نصیری1؛ علی باستی* 2؛ رامین هاشمی3؛ ابوالفضل درویزه4 | ||
| 1دانشجو/ دانشگاه گیلان | ||
| 2گیلان*مهندسی مکانیک | ||
| 3علم و صنعت*مهندسی مکانیک | ||
| 4دانشگاه گیلان*مکانیک | ||
| چکیده | ||
| نمودار حد شکل‌دهی یکی از پرکاربردترین روش‌ها در پیش‌بینی ناپایداری پلاستیک در فرآیند شکل‌دهی ورق‌های فلزی است که دما و نرخ کرنش از جمله عوامل تأثیرگذار بر این منحنی‌ها است. در این مقاله، اثر دما و نرخ کرنش در شرایط بارگذاری نیمه‌استاتیکی، بر رفتار تنش-کرنش و نمودار حد شکل‌دهی آلیاژ آلومینیومی4013 AA بر اساس روش مارسینیاک-کوزینسکی و مدل کارسختی جانسون-کوک بررسی شده است. ابتدا صحت‌سنجی نتایج عددی پاسخ تنش-کرنش با استفاده از به مدل کارسختی لودویک با نتایج تجربی انجام شد که نتایج تئوری مطابقت خوبی را با نتایج تجربی نشان داد. سپس با توجه به منحنی‌های تنش-کرنش به دست آمده بر اساس معادله لودویک، ثابت‌های مدل جانسون-کوک برای ورق فلزی 4013 AA محاسبه و برای دماهای مختلف 50، 300 و 400 درجه سانتی‌گراد و نرخ کرنش‌های متفاوت 5-01، 4-10 و 3-10 بر ثانیه ،منحنی‌های تنش-کرنش و نمودار حد شکل‌دهی استخراج شد. سطح منحنی تنش-کرنش ورق با افزایش دما به علت کاهش استحکام، حداکثر تا حدود یک دهم کاهش و با افزایش نرخ کرنش به سبب افزایش استحکام، حداقل تا حدود ده درصد افزایش یافت. همچنین سطح نمودار حد شکل‌دهی آلیاژ با افزایش دما افزایش و با افزایش نرخ کرنش کاهش پیدا کرد. به طوریکه مقدار کرنش حدی در حالت کرنش صفحه‌ای در بالاترین دما و پایین‌ترین سرعت شکل‌دهی بیش از سه برابر مقدار اولیه شد . نتایج بیانگر اثر مثبت دما بر کرنش‌های حدی به علت نرم شدن حرارتی و کاهش استحکام ماده و اثر منفی نرخ کرنش بر نمودار حد شکل‌دهی 4013 AA به علت افزایش استحکام آلیاژ است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| نمودار حد شکل‌دهی؛ روش مارسینیاک-کوزینسکی؛ مدل جانسون-کوک؛ دما؛ نرخ کرنش | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Theoretical Analysis of the Temperature and Strain Rate Effects on the Forming Limit Diagram of AA3104 | ||
| نویسندگان [English] | ||
| seyedeh maryam mirfalah nasiri1؛ Ali Basti2؛ Ramin Hashemi3؛ aboulfazl darvizeh4 | ||
| 1Ph.D. Student of Mechanical Engineering/ Guilan University | ||
| 3Iran University of Science and Technology | ||
| 4Department of Mechanical Engineering, Bandar Anzali Branch | ||
| چکیده [English] | ||
| Forming limit diagram is one of the most applicable methods for prediction of the plastic instability in sheet metal forming in which is very much affected by the influences of strain rate and temperature. In this paper, taking the temperature and strain rate effects into account, the true stress-true strain and forming limit curves of AA3104 aluminum alloy are analytically investigated by considering the Marciniak-Kuckzynski method and Johnson-cook model. The obtained theoretical results based on the Ludwik model are validated with the experimental ones. Furthermore, according to the stress[1]strain curves based on the Ludwik equation, Johnson-Cook coefficients are calculated for sheet metal AA3104. The stress-strain respond and forming limit diagram are produced over a range of strain rates (10-5 to 10-3 S-1) and temperatures (50-400 o C ). The results show that the stress-strain curve decreases with increasing temperature and increases with increasing strain rate. Also the forming limit diagram increases with increasing temperature and decreases with increasing the strain rate. The results exhibit a positive sensitivity of the temperature on the limit strain due to the thermal softening and the negative strain rate sensitivity on the forming limit diagram AA3104 due to the behavior of crystallographic structure of the material. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Forming limit diagram, Marciniak-Kuckzynski method, Johnson-Cook model, Temperature, Strain rate | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] G.R. Johnson, W.H. Cook, Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures, Engineering fracture mechanics, 21(1) (1985) 31-48. [2] W. Van Haaften, B. Magnin, W. Kool, L. Katgerman, Constitutive behavior of as-cast AA1050, AA3104, and AA5182, Metallurgical and Materials Transactions A, 33(7) (2002) 1971-1980. [3] A.S. Khan, M. Baig, Anisotropic responses, constitutive modeling and the effects of strain-rate and temperature on the formability of an aluminum alloy, International Journal of Plasticity, 27(4) (2011) 522-538. [4] J.V. Laukonis, A.K. Ghosh, Effects of strain path changes on the formability of sheet metals, Metallurgical Transactions A, )21(9 (1978) -9481 1856. [5] Z. Marciniak, K. Kuczyński, T. Pokora, Influence of the plastic properties of a material on the forming limit diagram for sheet metal in tension, International Journal of Mechanical Sciences, 15(10) (1973) 789800. [6] A.K. Ghosh, S.S. Hecker, Failure in thin sheets stretched over rigid punches, Metallurgical Transactions A, 6(5) (1975) 1065-1074. [7] M. Gerdooei, B. Dariani, Strain-rate-dependent forming limit diagrams for sheet metals, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 222(12) (2008) .9561-1561 [8] B. Dariani, G. Liaghat, M. Gerdooei, Experimental investigation of sheet metal formability under various strain rates, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 223(6) (2009) 703-712. [9] M. Jie, C. Cheng, L. Chan, C. Chow, Forming limit diagrams of strain-rate-dependent sheet metals, International Journal of Mechanical Sciences, 51(4) (2009) 269-275. [10] S. Kim, H. Huh, H. Bok, M. Moon, Forming limit diagram of auto-body steel sheets for high-speed sheet metal forming, Journal of Materials Processing Technology, 211(5) (2011) 851-862. [11] M. Safari, S. Hosseinipour, H. Azodi, An investigation into the effect of strain rate on forming limit diagram using ductile fracture criteria, Meccanica, 47(6) (2012) 1391-1399. [12] M. Saradar, A. Basti, M. Zaeimi, Numerical study of the effect of strain rate on damage prediction by dynamic forming limit diagram in high velocity sheet metal forming, Modares Mechanical Engineering, 14(16) (2015) 212-222. (in Persian) [13] T.C. Cheng, R.S. Lee, The influence of grain size and strain rate effects on formability of aluminium alloy sheet at high-speed forming, Journal of Materials Processing Technology, 253 (2018) 134-159. [14] D. Li, A.K. Ghosh, Biaxial warm forming behavior of aluminum sheet alloys, Journal of Materials Processing Technology, 145(3) (2004) 281-293. [15] X.-q. Cao, P.-p. Xu, F. Qi, W.-x. Wang, Theoretical prediction of forming limit diagram of AZ31 magnesium alloy sheet at warm temperatures, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 26(9) (2016) 2426-2432. [16] J. Zhou, Y. Mu, B. Wang, A damage-coupled unified viscoplastic constitutive model for prediction of forming limits of 22MnB5 at high temperatures, International Journal of Mechanical Sciences, 133 (2017) 457-468. [17] T. Naka, G. Torikai, R. Hino, F. Yoshida, The effects of temperature and forming speed on the forming limit diagram for type 5083 aluminum–magnesium alloy sheet, Journal of Materials Processing Technology, 113(1-3) (2001) 648-653. [18] X. Chu, L. Leotoing, D. Guines, E. Ragneau, Temperature and strain rate influence on AA5086 Forming Limit Curves: Experimental results and discussion on the validity of the MK model, International Journal of Mechanical Sciences, 78 (2014) 27-34. [19] O. El Fakir, L. Wang, D. Balint, J.P. Dear, J. Lin, Predicting effect of temperature, strain rate and strain path changes on forming limit of lightweight sheet metal alloys, Procedia Engineering, 81 (2014) 736741. [20] C. Zhang, X. Chu, D. Guines, L. Leotoing, J. Ding, G. Zhao, Dedicated linear–Voce model and its application in investigating temperature and strain rate effects on sheet formability of aluminum alloys, Materials & Design, 67 (2015) 522-530. [21] Z. Marciniak, K. Kuczyński, Limit strains in the processes of stretch-forming sheet metal, International journal of mechanical sciences, 9(9) (1967) 609-620. [22] J. Hutchinson, K. Neale, Sheet necking-II. Timeindependent behavior, in: Mechanics of sheet metal forming, Springer, 1978, pp. 127-153. [23] J. Hutchinson, K. Neale, Sheet necking-III. Strainrate effects, in: Mechanics of sheet metal forming, Springer, 1978, pp. 269-285. [24] J. Hutchinson, K. Neale, A. Needleman, Sheet necking—I. Validity of plane stress assumptions of the long-wavelength approximation, in: Mechanics of sheet metal forming, Springer, 1978, pp. 111-126. [25] R. Sowerby, J. Duncan, Failure in sheet metal in biaxial tension, International Journal of Mechanical Sciences, 13(3) (1971) 217-229. [26] M. Ganjiani, A. Assempour, An improved analytical approach for determination of forming limit diagrams considering the effects of yield functions, Journal of materials processing technology, )3-1(281 (2007) .706-895. [27] A.B. Da Rocha, F. Barlat, J. Jalinier, Prediction of the forming limit diagrams of anisotropic sheets in linear and non-linear loading, Materials science and engineering, 68(2) (1985) 151-164. [28] R. Hill, A theory of the yielding and plastic flow of anisotropic metals, Proc. R. Soc. Lond. A, 193(1033) (1948) 281-297. [29] S.M. Mirfalah Nasiri, A. Basti, R. Hashemi, Numerical analysis of the effect of advanced yield criterion on prediction of strains and stresses in anisotropic aluminum sheets, Modares Mechanical Engineering, 15(8) (2015) 393-401. (in Persian) [30] H. Aretz, F. Barlat, New convex yield functions for orthotropic metal plasticity, International Journal of non-linear mechanics, 51 (2013) 97-111. [31] C. Zhang, L. Leotoing, D. Guines, E. Ragneau, Theoretical and numerical study of strain rate influence on AA5083 formability, Journal of materials processing technology, 209(8) (2009) 3849-3858. [32] P. Wu, M. Jain, J. Savoie, S. MacEwen, P. Tuğcu, K. Neale, Evaluation of anisotropic yield functions for aluminum sheets, International Journal of Plasticity, 19(1) (2003) 121-138. [33] F. Stachowicz, Effect of annealing temperature on plastic flow properties and forming limit diagrams of titanium and titanium alloy sheets, Transactions of the Japan institute of metals, 29(6) (1988) 484-493. [34] S.C. Soare, Theoretical considerations upon the MK model for limit strains prediction: The plane strain case, strain-rate effects, yield surface influence, and material heterogeneity, European Journal of Mechanics-A/Solids, 29(6) (2010) 938-950.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,293 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 4,041 |
||
