مقايسه تجربي و عددي معادلات ساختاري در رفتار فلز مس در نرخ كرنش متوسط با استفاده از فرايند كشش سيم

Experimental and Numerical Comparison of Constitutive Equations Describing Cooper Behavior in Moderate Strain Rate Using Wire Drawing Process

اين مقاله به بررسي ميزان صحت پيش بيني رفتار مواد با استفاده از دو معادله ساختاري جانسون- كوك و زرلي- آرمسترانگ در فرايند كشش سيم مسي پرداخته است. نيروهاي كشش در فرايند كشش سيم در شرايط مختلفي از سرعت كشش و درصد كاهش توسط نيروسنج متصل به دستگاه كشش سيم اندازه گيري شدند. شبيه سازي المان محدود فرايند كشش سيم مطابق با شرايط تجربي با استفاده از معادلات جانسون- كوك و زرلي- آرمسترانگ انجام شد. كد معادلات ساختاري مذكور در زبان فورترن در قالب زير برنامه VUHARD نوشته شده و در مسير حل نرم افزار قرار داده شد. از نيروي كشش سيم اندازه گيري شده در آزمايش‌هاي تجربي به عنوان معياري براي صحت سنجي نتايج حاصل از شبيه‌سازي استفاده شده است. با مقايسه نيروها مشاهده گرديد كه نتايج حاصل از معادله زرلي- آرمسترانگ نسبت به معادله جانسون- كوك نتايج نزديك‌تري به نتايج تجربي دارد و در برخي موارد نيروهاي كشش به دست آمده از شبيه‌سازي دقيقا منطبق بر نتايج تجربي هستند و اين نشان دهنده دقت بالاي مدل شبيه سازي ارائه شده و معادلات به كار گرفته شده است.

In this article the prediction accuracy of Johnson-Cook and Zerilli Armstrong constitutive equations in describing materials behavior in drawing process of copper wires in moderate strain rate condition were investigated. Wire drawing force was measured in different combinations of drawing speed and areal reductions using a load cell connected to the drawing die. Simulation of wire drawing process according to experimental test was done using Johnson Cook and Zerilli Armstrong constitutive equations. A VUHARD subroutine was developed to introduce the constitutive equations to finite element code and was called during the simulation. The drawing force was considered as a parameter to compare the simulation results with the experimental ones. Results showed that the simulation with Zerilli Armstrong equation has better correlation with experimental results comparing to the Johnson Cook equation, and in some circumstances, it completely fits on the experimental results. This shows the high accuracy of simulation and constitutive models.