Чисельне дослідження впливу анізотропії на деформаційні властивості двошарових алюмінієвих листів при одноточковому інкрементальному формуванні металу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.256225

Ключові слова:

анізотропія, інкрементне формування металів, алюмінієві сплави, двошаровий лист, аналіз методом кінцевих елементів, Yld2000-2D

Анотація

Анізотропія металів є важливою властивістю, яка має значний вплив на точність розмірів деталей при виробництві. У процесах формування металів значна увага приділяється багатошаровим композитним листам, оскільки вони можуть поєднувати в собі переваги матеріалів з різними механічними властивостями. У даному дослідженні вивчається вплив анізотропії в процесі одноточкового інкрементного формування (SPIF) двошарових алюмінієвих листів. Для вивчення впливу розташування шарів та анізотропії металевих листів щодо напрямку прокатки використовується метод кінцевих елементів (МКЕ). Для ефективного опису анізотропії листового металу двовимірна функція плинності Yld2000-2D реалізована у програмному забезпеченні Abaqus з використанням підпрограми матеріалів (VUMAT). Розрахунок та калібрування коефіцієнтів Yld2000-2D відповідно до експериментальних даних проводили з використанням коду MATLAB. Для порівняння коефіцієнти анізотропії Yld2000-2D були замінені одиничними значеннями в тій же VUMAT для дослідження поведінки при формуванні в разі ізотропії з функцією плинності фон Мізеса. Анізотропні та ізотропні моделі порівнюються в конічній геометрії шляхом оцінки еквівалентної пластичної деформації, товщини листа та сил реакції формувального інструменту. Наші результати показують, що анізотропія листового металу викликає менші зміни властивостей матеріалу в порівнянні з ізотропним випадком, що істотно впливає на жорсткість і, отже, на точність розмірів остаточної форми формованої деталі. Результати дослідження мають практичне застосування, оскільки вони можуть бути використані при визначенні стратегій для анізотропного біметалічного листа з метою поліпшення процесів формування матеріалів

Біографії авторів

Bassam Abdullah Mohammed, Southern Technical University

Doctor of Mechanical Engineering

Basra Engineering Technical College

Raed Sabri Batbooti, Southern Technical University

Doctor of Mechanical Engineering

Basra Engineering Technical College

Tahseen Ali Jabbar, Southern Technical University

Doctor of Mechanical Engineering

Basra Engineering Technical College

Посилання

  1. Hagan, E., Jeswiet, J. (2003). A review of conventional and modern single-point sheet metal forming methods. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 217 (2), 213–225. doi: https://doi.org/10.1243/095440503321148858
  2. Liu, Z., Li, G. (2019). Single point incremental forming of Cu-Al composite sheets: A comprehensive study on deformation behaviors. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 19 (2), 484–502. doi: https://doi.org/10.1016/j.acme.2018.11.011
  3. Zhang, Q., Guo, H., Xiao, F., Gao, L., Bondarev, A. B., Han, W. (2009). Influence of anisotropy of the magnesium alloy AZ31 sheets on warm negative incremental forming. Journal of Materials Processing Technology, 209 (15-16), 5514–5520. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2009.05.012
  4. Palumbo, G., Brandizzi, M., Cervelli, G., Fracchiolla, M. (2011). Investigations about the Single Point Incremental Forming of Anisotropic Titanium Alloy Sheets. Advanced Materials Research, 264-265, 188–193. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.264-265.188
  5. Seong, D. Y., Haque, M. Z., Kim, J. B., Stoughton, T. B., Yoon, J. W. (2014). Suppression of necking in incremental sheet forming. International Journal of Solids and Structures, 51 (15-16), 2840–2849. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2014.04.007
  6. Karajibani, E., Hashemi, R., Sedighi, M. (2016). Forming limit diagram of aluminum-copper two-layer sheets: numerical simulations and experimental verifications. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 90 (9-12), 2713–2722. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-016-9585-1
  7. Uscinowicz, R. (2013). Experimental identification of yield surface of Al–Cu bimetallic sheet. Composites Part B: Engineering, 55, 96–108. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.06.002
  8. Chen, C.-Y., Kuo, J.-C., Chen, H.-L., Hwang, W.-S. (2006). Experimental Investigation on Earing Behavior of Aluminum/Copper Bimetal Sheet. MATERIALS TRANSACTIONS, 47 (9), 2434–2443. doi: https://doi.org/10.2320/matertrans.47.2434
  9. Bagherzadeh, S., Mirnia, M. J., Mollaei Dariani, B. (2015). Numerical and experimental investigations of hydro-mechanical deep drawing process of laminated aluminum/steel sheets. Journal of Manufacturing Processes, 18, 131–140. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2015.03.004
  10. von Mises, R. (1913). Mechanics of solid bodies in the plastically-deformable state. Math.-Phys. Klasse, 4. Available at: http://www.neo-classical-physics.info/uploads/3/0/6/5/3065888/von_mises_-_plastic_deformation.pdf
  11. Barlat, F., Brem, J. C., Yoon, J. W., Chung, K., Dick, R. E., Lege, D. J. et. al. (2003). Plane stress yield function for aluminum alloy sheets – part 1: theory. International Journal of Plasticity, 19 (9), 1297–1319. doi: https://doi.org/10.1016/s0749-6419(02)00019-0
  12. Simo, J. C., Hughes, T. J. R. (1998). Computational Inelasticity. Springer, 392. doi: https://doi.org/10.1007/b98904
  13. Chung, K., Lee, S. Y., Barlat, F., Keum, Y. T., Park, J. M. (1996). Finite element simulation of sheet forming based on a planar anisotropic strain-rate potential. International Journal of Plasticity, 12 (1), 93–115. doi: https://doi.org/10.1016/s0749-6419(95)00046-1
  14. Leacock, A. G., Howe, C., Brown, D., Lademo, O.-G., Deering, A. (2013). Evolution of mechanical properties in a 7075 Al-alloy subject to natural ageing. Materials & Design, 49, 160–167. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.02.023
  15. Abaqus 6.14. Available at: http://130.149.89.49:2080/v6.14/

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Mohammed, B. A., Batbooti, R. S., & Jabbar, T. A. (2022). Чисельне дослідження впливу анізотропії на деформаційні властивості двошарових алюмінієвих листів при одноточковому інкрементальному формуванні металу . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1 (117), 50–57. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.256225

Номер

Том 3 № 1 (117) (2022): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Bassam Abdullah Mohammed, Raed Sabri Batbooti, Tahseen Ali Jabbar

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.