Forming limit curves for complex strain paths

• Autorzy: Rojek J. , Lumelskyy D. , Pęcherski R. , Grosman F. , Tkocz M. , Chorzępa W

Warianty tytułu

PL

Graniczne krzywe tłoczności przy złożonych ścieżkach odkształcenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents results of experimental studies of forming limit curves (FLC) for sheet forming under complex strain paths. The Nakazima-type formability tests have been performed for the as-received steel blank and for the blank pre-strained by13%. Prestraining leads to abrupt change of strain path in the blank deformation influencing the forming limit curve. The experimental FLC of the pre-strained blank has been compared with the FLC constructed by transformation of the as-received FLC. Quite a good agreement has been found out. The concept of strain-path independent FLCs in polar coordinates has been verified. Two types of the polar diagrams have been considered, the first one with the strain-path angle and effective plastic strain as the polar coordinates, and the second one originally proposed in this work in which the thickness strain has been used instead of the effective plastic strain as one of the polar coordinates. The second transformation based on our own concept has given a better agreement between the transformed FLCs, which allows us to propose this type of polar diagrams as a new strain-path in dependent criterion to predict sheet failure in forming processes.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono doświadczalne badanie granicznych krzywych tłoczności (GKT) w kształtowaniu blach przy zmiennych ścieżkach odkształcenia. Program badań doświadczalnych przedstawionych w pracy obejmował próby tłoczności metodą Nakazimy dla wstępnie wyprężonej blachy rozciągniętej jednoosiowo o 13% oraz takiej samej blachy w stanie niewyprężonym. W wyniku wstępnego wyprężenia w testach otrzymywano silnie nieliniową ścieżkę odkształcenia mającą duży wpływ na GKT. GKT dla blachy wyprężonej porównano z GKT otrzymaną poprzez odpowiednią transformację GKT dla blachy niewyprężonej. Zauważono dość dobrą zgodność między porównywanymi krzywymi. W pracy przedstawiono i zweryfikowano nową koncepcję odkształceniowych GKT niezależnych od ścieżki odkształcenia. Rozpatrywano dwa rodzaje biegunowych wykresów GKT, w pierwszym przypadku jedna ze współrzędnych biegunowych było efektywne odkształcenie plastyczne, natomiast w drugim przypadku wykorzystano odkształcenie po grubości blachy zamiast efektywnego odkształcenia plastycznego. W drugim przypadku, stanowiacym oryginalna koncepcje zaproponowana w tej pracy, przetransformowane krzywe GKT dla różnych ścieżek odkształcenia wykazuja lepsza zgodność, co pozwoliło nam zaproponować ten rodzaj wykresu biegunowego jako nowe niezależne od ścieżki odkształcenia kryterium tłoczności blach.

Słowa kluczowe

EN

sheet forming; formability; forming limit curve; complex strain path

PL

kształtowanie blach; plastyczność; badanie granicznych krzywych; ścieżka odkształcenia

• 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: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 587--593
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rojek J.

• Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Pawlińskiego 5B, 02-106 Warsaw, Poland

autor

Lumelskyy D.

• Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Pawlińskiego 5B, 02-106 Warsaw, Poland

autor

Pęcherski R.

• Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Pawlińskiego 5B, 02-106 Warsaw, Poland

autor

Grosman F.

• Silesian University of Technology, 8 Karasińskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

autor

Tkocz M.

• Silesian University of Technology, 8 Karasińskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

autor

Chorzępa W

• Kirchhoff Polska Sp. z o.o., Wojska Polskiego 3, 39-300 Mielec, Poland

Bibliografia

• [1] A. Reyes, O. S. Hopperstad, T. Berstad, O.-G. Lademo, Prediction of necking for two aluminum alloys under non-proportional loading by using an FE-based approach. Int. Journal of Material Forming 1(4), 211-232 (2008).
• [2] T. B. Stoughton, X. Zhu, Review of theoretical models of the strain-based FLDand their relevance to the stress-based FLD. Int. Journal of Plasticity 20(4), 1463- 1486 (2004).
• [3] M. C. Butuc, F. Barlat, J. J. Gracio, A. Baratada Rocha, Anew model for FLDpredictionbased on advanced constitutive equations. International Journal of Material Forming 3(3), 191-204 (2009).
• [4] M. H. Chen, L. Gao, D. W. Zuo, M. Wang, Application of the forming limit stress diagram to forming limit prediction of the multi-step forming of autopanels. Journal of Materials Processing Technology 187-188, 173-177 (2007).
• [5] A. Grafand, W. F. Hosford, Calculations of forming limit diagrams for changing strain paths. Metallurgical and Materials Transactions A 24, 2497-2501 (1993).
• [6] A. Grafand, W. F. Hosford, Effect of changing strain paths on forming limit diagrams of Al2008-T4. Metallurgical and Materials Transactions A 24, 2503 (1993).
• [7] A. Grafand, W. F. Hosford, The Influence of Strain-Path Changes on Forming Limit Diagrams of A16111T4. International Journal of Mechanical Sciences 36(10), 897- 910 (1994).
• [8] J. Gronostajski, Sheet metal forming-limits for complex strain paths. Journal of Mechanical Working Technology 10, 349-362 (1984).
• [9] R. Hill, Atheory of the yielding and plastic flow of anisotropic metals. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences 193 (1033), 281-297 (1948).
• [10] W. F. Hosford, R. M. Caddell, Metal Forming: Mechanics and Metallurgy. third edition. Prentice-Hall 2007.
• [11] K. Yoshida, T. Kuwabara, Path dependence of the forming limit stresses inasheet metal. International Journal of Plasticity 23(4), 361-384 (2007).
• [12] M. Karali, Examination of the Strength and Ductility of AA-1050 Material Shaped with the Multi-Stage Deep Drawing Method. Archives of Metallurgy and Materials 56, 2, 223-230 (2011).
• [13] T. Kikuma, K. Nakazima, Aspects of deforming conditions and mechanical properties in the stretch forming limits of sheet metals. Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan 11, 827-830 (1971).
• [14] D. Lumelskyy, J. Rojek, R. Pęcherski, F. Grosman, M. Tkocz, Numerical simulation of formability tests of pre-deformed steel blanks. Archives of Civil and Mechanical Engineering 12, 133-141 (2012).
• [15] M. Nurcheshmeh, D. E. Green, Investigation on the strain-path dependency of stress-based forming limit curves. Int. Journal of Material Forming 4(1), 25-37 (2011).
• [16] M. Packo, M. Dukat, T. Sleboda, M. Hojny, The analysis of multistage deep drawing of AA5754 aluminum alloy. Archives of Metallurgy and Materials 55, 4(1033), 1173-1184 (2010).
• [17] R. Neugebauer, F. Schieck, S. Polster, A. Mosel, A. Rautenstrauch, J. Schoenherr, N. Pierschel, Press hardening - an innovative and challenging technology. Archives of Civil and Mechanical Engineering 12, 113-118 (2012).
• [18] Q. Situ, M. K. Jain, D. R. Metzger, Determination of forming limit diagrams of sheet materials withahybrid experimental-numerical approach. Int. Journal of Mechanical Sciences 53, 9(4), 707-719 (2011).
• [19] N. Sene, P. Ballanda, R. Arrieux, Numerical study of the micro-formability of thin metallic materials: virtual micro-forming limit diagrams. Archives of Civil and Mechanical Engineering 11, 421-435 (2011).
• [20] T. B. Stoughton, J.W. Yoon, Path independent forming limits in strain and stress spaces. International Journal of Solids and Structures 49, 3616-3625 (2012).
• [21] D. Zeng, L. Chappuis, Z. C. Xia, X. Zhu, Apath independent forming limit criterion for sheet metalforming simulations. SAE Int J Mater. Manuf. 1, 809-817 (2008).