Experimental and Theoretical Determination of Forming Limit Curve

• Autorzy: Adamus J. , Dyja K. , Motyka M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0321

Warianty tytułu

PL

Doświadczalno-teoretyczne wyznaczanie krzywej odkształceń granicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a method for determining forming limit curves based on a combination of experiments with finite element analysis. In the experiment a set of 6 samples with different geometries underwent plastic deformation in stretch forming till the appearance of fracture. The heights of the stamped parts at fracture moment were measured. The sheet - metal forming process for each sample was numerically simulated using Finite Element Analysis (FEA). The values of the calculated plastic strains at the moment when the simulated cup reaches the height of the real cup at fracture initiation were marked on the FLC. FLCs for stainless steel sheets: ASM 5504, 5596 and 5599 have been determined. The resultant FLCs are then used in the numerical simulations of sheet - metal forming. A comparison between the strains in the numerically simulated drawn - parts and limit strains gives the information if the sheet - metal forming process was designed properly.

PL

Duże znaczenie procesów tłoczenia blach w przemyśle wynika z faktu, że umożliwiają one produkcję różnych elementów od drobnej galanterii metalowej po duże elementy karoserii samochodowych i poszyciowe elementy samolotów. Ze wzrostem zapotrzebowania na wyroby tłoczone rośnie znaczenie umiejętności przewidywania zachowania się blachy podczas procesu kształtowania. W tym celu wykorzystuje się krzywe odkształceń granicznych, które stanowią granicę, powyżej której następuje pękanie wytłoczek. Najczęściej, mimo wielu trudności, krzywe odkształceń granicznych wyznacza się doświadczalnie poprzez pomiar odkształcenia materiału blachy. Chociaż dzisiaj są dostępne nowoczesne, optyczne systemy pomiarowe, to wyznaczanie krzywych odkształceń granicznych dla niektórych materiałów, takich jak: wysokowytrzymałe stopy tytanu czy analizowane w pracy wysokowytrzymałe i odporne na korozję stale stosowane w przemyśle lotniczym, nadal stanowi problem. Dlatego autorzy pracy w celu wyznaczenia KOG dla blach stalowych ASM 5504, 5596 i 5599 zdecydowali się na połączenie badań eksperymentalnych z analizą elementów skończonych. W tym celu zestaw 6 wykrojek o zróżnicowanej geometrii poddano tłoczeniu za pomocą sztywnego, półkulistego stempla aż do pojawienia się pęknięcia wytłoczek. W momencie pękania rejestrowano głębokość wytłoczenia. Następnie modelowano proces kształtowania tych wytłoczek przy użyciu metody elementów skończonych. Obliczone wartości odkształceń w momencie, gdy symulowane wytłoczki osiągały głębokość wytłoczek rzeczywistych w momencie ich pękania naniesiono na wykres odkształceń granicznych w układzie maksymalnych (oś Y) i minimalnych (oś X) odkształceń głównych. Tak wyznaczone krzywe odkształceń granicznych służą ocenie przydatności blachy do procesów tłoczenia.

Słowa kluczowe

EN

formability; forming limit curve; sheet; stainless steel

PL

odkształcalność; wyznaczanie krzywych granicznych; arkusz; stal nierdzewna

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 3A
• Strony: 1881--1885
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Adamus J.

• Czestochowa University of Technology, 69. Dabrowskiego Str., 42-201 Czestochowa, Poland

autor

Dyja K.

• Czestochowa University of Technology, 69. Dabrowskiego Str., 42-201 Czestochowa, Poland

autor

Motyka M.

• Rzeszow University of Technology, 12 Powstańców Warszawy Av., 35-959 Rzeszow, Poland

Bibliografia

• [1] H. Hayashi, T. Nakagawa, J. Mater. Process. Technol. 464, 55-487 (1994).
• [2] F. Djavanroodi, A. Derogar, Mater. Design 31, 4866–4875 (2010).
• [3] J. Adamus, P. Lacki, Comp. Mater. Sci. 94, 66-72 (2014).
• [4] P. Lacki, in: E. Onate, D.R.J. Owen, D. Peric, B. Suarez (Eds.), Computational Plasticity XII : Fundamentals and Applications 101674, 854-861, Barcelona, Spain (2013).
• [5] J. Adamus, P. Lacki, Key Eng. Mat. 549, 31-38 (2013).
• [6] J. Adamus, P. Lacki, M. Motyka, K. Kubiak, in: L. Zhou, H. Chang, Y. Lu, D. Xu (Eds.), Ti-2011 - 12th World Conference on Titanium, 1, 337-341, Science Press Beijing, CNCC, Beijing, China (2011).
• [7] A. K. Gupta, D. R. Kumar, J. Mater. Process. Technol. 172, 225–237(2006).
• [8] S. Holmberg, B. Enquist, P. Thilderkvist, J. Mater. Process. Technol. 145,72–83 (2004).
• [9] P. Lacki, J. Adamus, T. Sadowski, K. Wojsyk, M. Kneć, in: J. Eberhardsteiner, H. J. Böhm, F. G. Rammerstorfer (Eds.) ECCOMAS 2012 Congress, 4969-4979, Vienna, Austria, (2012).
• [10] P. Lacki, J. Adamus, W. Wieckowski, J. Winowiecka, Arch. Metall. Mater. 58, (1), 139-143 (2013)
• [11] W. Fracz, F. Stachowicz, T. Trzepieciński, T. Pieja, Arch. Metall. Mater. 58, (4), 1213-1217 (2013).
• [12] L. Wang, T.C. Lee, Int. Mach. Tools Manuf. 46, 988–995 (2006).
• [13] M. Kuroda, V. Tvergaard, Int. J. Solids Struct. 37, 5037–5059 (2000).
• [14] S. Storen, J.R. Rice, J. Mech. Phys. Solids 23, 421-441 (1975).
• [15] S. S. Hecker, Sheet Metal. Ind. 52, 671–676 (1975).
• [16] J. Gronostajski, A. Dolny, Determination of forming limit curves by means of Marciniak punch. Memor. Sci. Rev. Metal. 4, 570–578 (1980).
• [17] R. Narayanasamy, C. S. Narayanan, Mater. Des. 29, 1467– 1475 (2008).
• [18] K. S. Raghavan, Metall. Trans. A 26, 2075–2084 (1995).
• [19] S. P. Keeler, W. A. Backofen, Trans. ASM 56, 25–48 (1963).
• [20] G. M. Goodwin, SAE, no 680093, 380-387 (1968).
• [21] ASTM E2218 - 02(2008) Standard Test Method for Determining Forming Limit Curves
• [22] Z. Marciniak, J.L. Duncan, S.J. Hu, Butterworth-Heinemann, London 2002.
• [23] D. Banabic, H. Aretz, L. Paraianu, P. Jurco, Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 13, 759-769 (2005).
• [24] D. Banabic, H. J. Bunge, K. Pöhland, A.E. Tekkaya, Formability of Metallic Materials. Springer, Berlin 2000.
• [25] J. Slota, E. Spisak, Metalurgia 4, 249–253 (2005).
• [26] Y. M. Huang, Y. W. Tsai, C. L. Li, J. Mater. Process Technol. 201, 385–389 (2008).
• [27] J. Winowiecka, W. Wieckowski, M. Zawadzki, Comp. Mater. Sci. 77, 108-113 (2013).
• [28] H. Takuda, K. Mori, N. Hatta, J. Mater. Process. Technol. 95, 116–121 (1999).
• [29] T. Pepelnjak, K. Kuzman, J. Achiev. Mater. Manuf. Eng. 20, 375-378 (2007).
• [30] H. W. Swift, J. Mech. Phys. Solids 1, 1–18 (1952).
• [31] R. Hill, Proc. Roy. Soc. London 193A, 197–281 (1948).
• [32] Z. Marciniak, K. Kuczynski, Int. J. Mech. Sci. 9, 609–620(1967).
• [33] S. Ahmadi, A. R. Eivani, A. Akbarzadeh, Comput. Mater. Sci. 44, 1252–1257 (2009).
• [34] T. B. Stoughton, X. Zhu, Int. J. Plast. 20, 1463–86 (2004).
• [35] PamStamp 2G v 2011, User’s Guide.

Uwagi

EN

Financial support of Structural Funds in the Operational Programme - Innovative Economy (IE OP) financed from the European Regional Development Fund - Project “Modern material technologies in aerospace industry”, Nr POIG.01.01.02-00-015/08-00 is gratefully acknowledged