Interpretacja wyników spęczania próbek płaskich w aspekcie otrzymywania parametrów reologicznych

• Autorzy: Kowalski B.

Warianty tytułu

EN

Method of interpretation of results of planestrain compression tests for evaluation of rheological parameters of materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W oparciu o wyniki modelowania spęczania próbek płaskich z zastosowaniem metody elementów skończonych oraz optymalizacji wyników spęczania próbek płaskich przeprowadzonego z użyciem próbek o grubości 10, 5 i 2,5 mm, w pracy została przedstawiona metoda pozwalająca na korektę krzywych płynięcia ze względu na wpływ niejednorodności odkształcenia. Wykazano, że gdy występuje tylko umocnienie i dynamiczne zdrowienie, korekta nie jest zależna od rodzaju materiału. Dokładność metody jest zadowalająca także dla ołowiu, w którym występuje dynamiczna rekrystalizacja. Zastosowanie tradycyjnych metod korekty wyników próby uwzględniających poszerzenie próbki oraz wzrostu temperatury podczas odkształcania, jednak wraz korektą ze względu na prędkość odkształcenia i odkształcenie z pola linii poślizgu, pozwala na określenie współczynnika tarcia nawet, gdy ten zmienia się podczas spęczania. Skorygowane krzywe naprężenie - odkształcenie pro wadzą do otrzymania zmodyfikowanych równań konstytutywnych na naprężenie uplastyczniające dających naprężenia niższe o około 10% dla niskich wartości odkształcenia od naprężeń obliczonych bez uwzględnienia wpływu wymiarów próbki. Zastosowana do interpretacji wyników spęczania próbek płaskich analiza odwrotna pozwoliła na uzyskanie krzywych płynięcia niezależnych od początkowych wymiarów próbki. Metoda elementów skończonych stanowi tu ważną część, pozwalając na uwzględnienie lokalnych wartości prędkości odkształcenia, odkształcenia i temperatury. Obliczenia wykonywane tą metodą są jednak bardzo czasochłonne, dlatego też powinna być ona używana głownie do weryfikacji wyników uzyskanych przy pomocy metod konwencjonalnych. Otrzymywanie rzeczywistych krzywych płynięcia materiału może odbywać się dwoma sposobami. Pierwszym sposobem może być analiza odwrotna, przy zastosowaniu modelu 2D opartego na metodzie elementów skończonych, aby skrócić czas obliczeń. W takim przypadku koniecznym jest skorygowanie krzywych siła-przemieszczenie otrzymanych dla płaskiego stanu odkształcenia do rzeczywistego trójwymiarowego stanu. Należy też zauważyć, że analiza odwrotna wymaga specjalnego oprogramowania oraz dłuższego czasu obliczeń. Drugim sposobem jest zastosowanie zestawu równań opracowanych na podstawie teorii linii poślizgu. Wówczas korekta taka może zostać wykonana w następujących etapach: Korekta przemieszczenia dla krzywych siła-przemieszczenie (powinno to być także zastosowane dla analizy odwrotnej) Obliczenie krzywych intensywność naprężenia-intensywność odkształcenia Obliczenie izotermicznych krzywych intensywność naprężenia-intensywność odkształcenia. Dokładne określenie współczynnika tarcia-stałego lub zmiennego, jeśli to będzie konieczne. Zastosowanie równań korygujących względu na prędkość odkształcenia i nie z pola linii poślizgu.

EN

Plane strain compression tests to investigate effects of heterogeneity of deformation for various initial specimen geometries have been carried out. Equations for correction of nominal strain and strain rate to slip line field strain and strain rate have been developed and applied to experimental flow stress - strain data. Investigation of the deformed specimens showed evidence of changing friction conditions during deformation, therefore, a simple function allowing friction to change was applied. The corrections eliminate the geometry effect observed in the initial data. Correction method for experimental load-displacement data has been developed and it was used in a two dimensional finite element model applied as a direct model in the inverse technique. Capabilities of the inverse technique when it is applied to plane strain compression tests were verified for various dimensions of the specimens and compared with the analytical correction method.

Słowa kluczowe

PL

spęczanie próbek płaskich; metoda elementów skończonych; korekta krzywych płynięcia; niejednorodność odkształcenia; korekta wyników próby; naprężenie uplastyczniające; analiza odwrotna; rzeczywiste krzywe płynięcia materiału; teoria linii poślizgu

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT
• Czasopismo: Informatyka w Technologii Materiałów
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 3, Nr 2
• Strony: 97--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Kowalski B.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• Boyer B., Massoni E., 2001, Inverse Analysis for Identification of Parameters during Thermo-Mechanical Tests, Proc. Conf. NUMIFORM ed., Mori K., Publ. A. Balkema, Toyohashi, 281-284.
• Davenport S.B., Silk N.J., Sparks C.N., Sellars C.M., 1999, Development of Constitutive Equations for the Modelling of Hot Rolling, Mat. Sci. Techn., 16, 1-8.
• Gelin J.C., Ghouati O., 1994, An Inverse Method for Determinig Viscoplastic Properties of Aluminium Alloys, J. Mat. Proc. Techn., 45, 435-440.
• Hand R.J., Foster S.R., Sellars, C. M, 2000, Temperature changes during hot plane strain compression testing, Mat. Sci Techn., 16, 442-450.
• Kowalski, B., 2003, Method of interpretation of results of plane strain compression tests for evaluation of rheological pa-rameters of materials, Praca doktorska, AGH, Kraków.
• Kowalski B., Lacey A. J., Sellars C. M., 2003, Correction of plane strain compression data for the effects of inhomogeneous deformation, Mat. Sci. Techn., 19.
• Kowalski B., Sellars C.M., Pietrzyk M., 2000, Development of a Computer Code for the Interpretation of Results of Hot Plane Strain Compression Tests, ISIJ International, 40, 1230-1236.
• Kowalski B., Wajda W., Pietrzyk M., Sellars C. M., 2001, Sensitivity of constitutive equations on strain and strain rate in-homogeneity determined from FE modelling of plane strain compression tests, Proc. Conf. ESAFORM, ed. A.M. Habraken,Conference on Metal Forming, Liege, 561-564.
• Mirza, M.S., Sellars, C.M., 2001, Modelling the hot plane strain compression test. Part 1 - Effect of specimen geaometry, strain rate, and friction on deformation, Mat. Sci. Techn., 17, 1133-1141.
• Sellars, C.M., Sah, J.P., Beynon, J.H., Foster S.R., 1976, Report on research work supported by SRC Grant B/RG/1481, University of Sheffield, UK.
• Sellars C.M., Tegart W.J. McG., 1966, La Relation Entre la Resistance et la Structure dans Deformation a Chaud, Mem. Sci. Rev. Met., 63, 731-746.
• Shi H., Mc Laren A. J., Sellars C.M., Shanani R., Bliongbroke R., 1997, Hot plane strain compression testing of aluminium alloys, J. Test. Eval., 25, 61-73.
• Silk, N. J., van der Winden M. R., 1999, Interpretation of hot plane strain compression testing of aluminium specimens, Mat. Sci. Techn., 15, 295.
• Szyndler D., Pietrzyk M., Kuziak R., 2001, Estimation of Rheological and Friction Parameters in Hot Forming Processes as an Inverse Problem, Proc. 4th ESAFORM Conf. on Materials Forming, ed., Habraken A. M., Liege, 191-194