بررسي تجربي و تيوري تعيين ضرايب معيارهاي تسليم پيشرفته و نمودار‌ حد شكل‌دهي آلياژ آلومينيوم 2024

An experimental and theoretical investigation for determination of advanced yield criteria parameters and forming limit diagram of Aluminum alloy 2024

در اين مقاله مطالعه‌ي تيوري و تجربي پيش‌بيني نمودار حد شكل‌دهي آلياژ آلومينيوم 2024-O انجام شده است. جهت به دست آوردن و كاليبره نمودن ضرايب معيار‌هاي تسليم پيشرفته‌ي YLD2004-18P، YLD2011-18P، YLD2011-27P و BBC2008-16P تست كشش در 7 راستا نسبت به جهت نورد انجام شد. تنش‌هاي تسليم جهتي و ضرايب ناهمسانگردي آلياژ استخراج گرديد؛ سپس تابع خطاي مناسب تعريف شده و با استفاده از الگوريتم لونبرگ- ماركوات بهينه‌سازي شد. با درنظر گرفتن 8، 10، 12 و 14 پارامتر‌ ناهمسانگردي، تاثير تعداد پارامتر‌ها بر دقت توابع تسليم بررسي شد. بهترين حالت و كمترين انحراف مربوط به استفاده از 14 پارامتر ناهمسانگردي در اجراي تابع خطا مي‌باشد. به منظور مقايسه‌ي استحكام‌هاي تسليم و ضرايب ناهمسانگردي تجربي و محاسبه شده، روش ليكاك به‌كار برده شد. مشخص شد هر چهار معيار، براي استحكام‌هاي تسليم پيش‌بيني نزديك به مقادير تجربي ارايه مي‌دهند. پيش‌بيني استحكام‌هاي تسليم با معيار YLD2011-27P و ضرايب ناهمسانگردي با معيار YLD2004-18P نزديكي بيشتري با داده‌هاي تجربي دارد. جهت بدست آوردن نمودار حد شكل‌دهي تجربي، تست ناكازيما انجام شد. براي شبيه‌سازي پديده‌ي گلويي شدن و محاسبه‌ي كرنش‌هاي حدي، مدل اصلاح شده‌ي مارسينياك-كوزينسكي، قانون سخت‌شوندگي سوييفت و توابع تسليم جديد YLD2004-18P،YLD2011-18P ، YLD2011-27P و BBC2008-16P به‌كار برده شد. در سمت راست FLD پيش‌بيني معيار‌هاي YLD2004-18P و YLD2011-27Pو در سمت چپ پيش‌بيني معيارYLD2011-27P تطابق بهتري با نتايج تجربي دارد.

In this article, an experimental and theoretical study on the prediction of forming limit diagram (FLD) for aluminum alloy (2024-O) is developed. To identify and calibrate coefficients of YLD2004-18P, YLD2011-18P, YLD2011-27P and BBC2008-16P advanced yield criteria, tensile tests were performed in seven directions with respect to the rolling direction. Directional yield stresses and anisotropy coefficients were determined. Then, an appropriate error-function was defined and optimized by using Levenberg-Marquardt algorithm. By considering 8, 10, 12 and 14 anisotropy parameters, the effect of number of parameters on the accuracy of yield functions was investigated. The best condition with minimum error can be achieved when 14 anisotropy parameters are used. To compare the calculated yield stresses and r-values with experimental data, a method presented by Leacock was used. The results have shown that all four criteria give predictions of yield stresses which are close to experimental values. The prediction of yield stresses and anisotropy coefficients by means of YLD2011-27P and YLD2004-18P criteria have more correlation and good agreement with the experimental data, respectively. For obtaining experimental FLD Nakazima test was performed. In order to simulate the necking phenomenon and calculate the limit strains, the modified Marciniak-Kuczynski (MK) model, Swift hardening law and some new yield criteria including YLD2004-18P, YLD2011-18P, YLD2011-27P and BBC2008-16P were utilized. At the right hand side of FLD, YLD2004-18P and YLD2011-27P criteria and also at the left hand side YLD2011-27P criterion have shown better conformity with experimental results.