view in publisher's site

A comparative study between elasto-plastic self-consistent crystal plasticity and anisotropic yield function with distortional hardening formulations for sheet metal forming

Highlights•Elasto-plastic self-consistent (EPSC) and homogeneous anisotropic hardening (HAH) models are adjusted for alloy AA6022-T4.•The models capture nonlinear unloading, Bauschinger effect, and anisotropic hardening behavior of the alloy.•The models are used to simulate drawing of a cylindrical cup in implicit finite elements to facilitate comparisons.•Both formulations achieve acceptable accuracy in terms of simulating geometrical changes of the cup during forming.•The HAH model is significantly faster, while the EPSC model is much easier to adjust and calibrate.AbstractA comparative study between micro- and macro-mechanical constitutive models is carried out while predicting deformation behavior of an aluminum alloy (AA) 6022-T4 during several loading scenarios of increasing complexity including monotonic tension, large strain cyclic deformation, and drawing of a cylindrical cup. The micro-model is a recently developed implicit formulation of the elasto-plastic self-consistent (EPSC) crystal plasticity, which is coupled with the implicit finite element method (FEM) through a user material subroutine in Abaqus. In the coupled formulation, every finite element integration point embeds the implicit EPSC constitutive law that accounts for the directionality of deformation mechanisms and microstructural evolution. The crystallography based EPSC model integrates a dislocation-based hardening law and accounts for inter-granular and slip system level back-stresses, which make it capable of capturing non-linear unloading and the Bauschinger effect. The macro-model is a recently developed anisotropic yield function incorporating distortional hardening using the homogeneous anisotropic hardening (HAH) approach. The model is also implemented as a user material subroutine in Abaqus. Parameters pertaining to the micro and macro models are identified using experimental data from a set of monotonic and cyclic tests performed for AA6022-T4. Additional experimental data for the alloy in terms of flow stress curves, R-value, and anisotropic yield surface evolution are used to verify the models. Finally, the cup drawing simulations are carried out in the FEM using the two constitutive formulations and geometrical changes including the earing profile and sheet thinning/thickening are compared against each other and with experiments to further verify the predictive characteristics of the models. The two formulations and results are discussed in terms of accuracy and computational efficiency.

مطالعه مقایسه‌ای بین پلاستیسیته خود سازگار الاستوپلاستیک و تابع تسلیم ناهمسانگرد با فرمول‌بندی سخت شوندگی اعوجاج برای شکل‌دهی ورق فلزی

نکات برجسته مدل‌های خود سازگار با پلاستیک الباستو (EPSC)و سخت شدگی ناهمسانگرد همگن (هاه)برای آلیاژ AA۶۰۲۲ - T۴ تنظیم شده‌اند. * این مدل‌ها باربرداری غیرخطی، اثر باوشینگر و رفتار سخت شوندگی ناهمسانگرد آلیاژ را در بر می‌گیرند. * مدل‌ها برای شبیه‌سازی کشش یک فنجان استوانه‌ای در آلمان‌های محدود ضمنی به منظور تسهیل مقایسه استفاده می‌شوند. هر دو فرمول از نظر شبیه‌سازی تغییرات هندسی فنجان در طول فرآیند شکل‌دهی به دقت قابل قبولی دست می‌یابند. * مدل هاه به طور قابل‌توجهی سریع‌تر است، در حالی که مدل EPSC برای تنظیم و کالیبره کردن بسیار آسان‌تر است. بررسی مقایسه‌ای بین مدل‌های ساختاری میکرو و ماکرو مکانیکی در حالی انجام می‌شود که رفتار تغییر شکل یک آلیاژ آلومینیوم (AA)۶۰۲۲ - T۴ در طول چندین سناریوی بارگذاری پیچیدگی افزایشی شامل تنش یکنواخت، تغییر شکل سیکلی کرنش بزرگ، و طراحی یک فنجان استوانه‌ای را پیش‌بینی می‌کند. میکرو مدل یک فرمولاسیون ضمنی از پلاستیسیته کریستال خودسازگار الاستوپلاستیک (EPSC)است که اخیرا توسعه داده شده‌است و با روش آلمان محدود ضمنی (FEM)از طریق زیر روال مواد کاربر در آباکوس همراه شده‌است. در فرمولاسیون جفت شده، هر نقطه انتگرال گیری آلمان محدود قانون ساختاری EPSC ضمنی را که جهت گیری مکانیزم‌های تغییر شکل و تکامل ریزساختاری را در نظر می‌گیرد، تعبیه می‌کند. مدل EPSC مبتنی بر کریستالوگرافی یک قانون سخت کننده مبتنی بر دررفتگی را ادغام می‌کند و برای تنش‌های برگشتی سطح سیستم بین دانه‌ای و لغزشی در نظر گرفته می‌شود، که آن را قادر به گرفتن باربرداری غیر خطی و اثر باوشینگر می‌سازد. این مدل کلان، یک تابع تسلیم غیر ایزوتروپیک است که به تازگی توسعه‌یافته و شامل سخت‌شدگی انحرافی با استفاده از روش سخت‌شدگی همگن غیر ایزوتروپیک (هاه)می‌باشد. این مدل همچنین به عنوان زیر روال مواد کاربر در آباکوس پیاده‌سازی شده‌است. پارامترهای مربوط به مدل‌های میکرو و ماکرو با استفاده از داده‌های تجربی از مجموعه‌ای از آزمون‌های یکنواخت و سیکلی اجرا شده برای AA۶۰۲۲ - T۴ شناسایی شده‌اند. داده‌های تجربی اضافی برای آلیاژ از نظر منحنی‌های تنش جریان، مقدار R و تکامل سطح تسلیم غیر ایزوتروپیک برای تایید مدل‌ها استفاده شده‌است. در نهایت، شبیه‌سازی‌های کشش فنجان در FEM با استفاده از دو فرمول ساختاری و تغییرات هندسی شامل پروفیل فرسوده و نازک / ضخیم شدگی صفحه در مقابل یکدیگر و با آزمایش‌ها برای تایید بیشتر ویژگی‌های پیش‌بینی مدل‌ها انجام شده‌است. دو فرمول و نتایج از نظر دقت و کارایی محاسباتی مورد بحث قرار گرفته‌اند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله General Materials Science
  • ترجمه مقاله General Materials Science
  • مقاله علوم مواد عمومی
  • ترجمه مقاله علوم مواد عمومی
  • مقاله Mechanics of Materials
  • ترجمه مقاله Mechanics of Materials
  • مقاله مکانیک مواد
  • ترجمه مقاله مکانیک مواد
  • مقاله Instrumentation
  • ترجمه مقاله Instrumentation
  • مقاله دستگاهش
  • ترجمه مقاله دستگاهش
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.