بررسي عددي اثر نرخ كرنش بر پيش بيني آسيب به كمك معيارحدشكل‌دهي ديناميكي در فرآيند شكل‌دهي ورق‌هاي فلزي با سرعت بالا

Numerical study of the effect of strain rate on damage prediction by dynamic forming limit diagram in high velocity sheet metal forming

در اين مقاله، نمودار حد شكل دهي ديناميكي به عنوان يك معيار شكست براي فولاد 13 Stبررسي شده است. در واقع اثر نرخ كرنش هاي مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. اين معيار شكست براساس مدل مارسينياك و كوزينسكي مي باشد و حل معادلات با استفاده از روش نيوتن رافسون به انجام رسيده است. بعد از حل معادلات سه نوع نمودار حد شكل‌دهي به‌دست آمده است: نمودار حد شكل دهي غيروابسته به نرخ كرنش، وابسته به نرخ كرنش و نمودار حد شكل دهي ديناميكي، معيار آسيب ديناميكي نمودار حد شكل دهي را در هر نرخ كرنش بررسي مي‌كند. ملاحظه مي شود كه با افزايش نرخ كرنش حد شكل دهي افزايش پيدا كرده است. همچنين به‌منظور لحاظ كردن رفتار ناهمسانگردي و الاستيك پلاستيك ماده به‌ترتيب معيار تسليم ناهمسانگرد هيل 1948 و رابطه سخت شوندگي سويفت استفاده شده است. همچنين اين مقاله به ويژگي هاي كششي تك محوره و شكل‌پذيري ورق فلزي در رابطه با اثرات نرخ كرنش پرداخته است. براي تاييد نتايج، آزمايش هاي تجربي با يك چكش ضربه اي به انجام رسيده است كه يك دستگاه ضربه‌اي سرعت بالا مي‌باشد. براي مقايسه بين معيارهاي آسيب شبه استاتيكي و ديناميكي، تمام مراحل آزمايش در نرم‌افزار المان محدود آباكوس شبيه سازي شده و نتايج با يكديگر مقايسه مي‌شوند.

In this paper dynamic forming limit diagram has been investigated as fracture criteria for St13 steel. In fact, effect of various strain rates has been studied. This fracture criterion is based on the Marciniak-Kuczynski (M-K) theory and solution of equations has been obtained by applying the Newton-Raphson method. After solution, three forming limit diagrams were created: independent strain rate, dependent strain rate and dynamic forming limit diagram. Dynamic damage criteria investigates forming limit diagram in every strain rate. It is observed that the forming limit is increased by increasing the strain rate. Also, for considering the anisotropic and the elastic-plastic behavior of material, the Hill 1948 yield criterion and the Swift hardening rule have been used respectively. This paper is concerned with the uniaxial tensile properties and formability of sheet metal in relation to the strain rate effects. In order to verify the results several experiments were done with a Drop Hammer, which is a high speed impact machine. For comparison between quasi static and dynamic damage criterions, all stages of the experiment were simulated in finite element software Abaqus and results compared.