Simulation of heat exchange during simple shear of sheet steel

• Autorzy: Rusinek A. , Gadaj S. P. , Nowacki W. K. , Klepaczko J. R.

Warianty tytułu

PL

Symulacja wymiany ciepła w prostym ścinaniu blach stalowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An original technique to measure the temperature increase in the shear zone during quasi-static loading of a sheet metal is reported. The set-up used to perform such a test has been developed in IPPT-Warsaw (Gadaj et al., 1996). The tested material is a ES sheet steel (Enhanced Formability) used in automotive industry. In addition, several tests have been performed on this material for different strain rates (...) in LPMM-Metz (Nguyen and Nowacki, 1998; Rusinek and Klepaczko, 2001). The experimental results enabled formulation of original visco-plastic constitutive relations (Rusinek and Klepaczko, 2001). Those constitutive relations have been implement into a numerical code to simulate the experimental results and to compare the temperature gradient in the shear band and to calibrate the heat conduction into the surface contact (specimen-grips). The comparison between the experimental and numerical results yielded complete agreement. Thus, the visco-plastic model implemented in this study is well defined for this type of problem. Moreover, the numerical simulations indicated that at a high strain rate, ... , the heat evacuation to the surface contact of the grips seemed to be negligible. In that case the specimen was thermally isolated and the temperature increase took place essentially within the shear zone.

PL

Przedstawiono oryginalną technikę pomiaru przyrostu temperatury w strefie ścinania w trakcie quasistatycznego obciążenia metalowych blach. Stanowisko badawcze do przeprowadzenia takich badań zostało skonstruowane w IPPT PAN w Warszawie. Badano blachy stalowe typu ES (Enhanced Formability), używane we francuskim przemyśle samochodowym. Dodatkowe badania zostały wykonane w LPMM-Metz, dla tego samego materiału dla innych prędkości deformacji, w zakresie ... . Otrzymane wyniki badań pozwoliły na zaproponowanie oryginalnych równań konstytutywnych lepko-plastycznego zachowania się materiału. Zaimplementowano te równania konstytutywne w programie ABAQUS Standart w celu symulacji wyników doświadczalnych i porównaniu gradientu temperatury w strefie ścinania i kalibracji wymiany ciepła na granicy kontaktu próbka-uchwyt. Otrzymano zgodność wyników doświadczalnych i numerycznych. Stwierdzono, że przyjęty model lepko-plastyczny jest przydatny w badaniach rozważanych w pracy problemów ścinania blach. Ponadto stwierdzono, na podstawie symulacji numerycznej, że dla prędkości deformacji większej od ... , przejmowanie ciepła przez uchwyty od próbki może być pomijalne. W tym przypadku próbka jest termicznie izolowana i przyrost temperatury następuje głównie w strefie ścinania.

Słowa kluczowe

EN

shear test; sheet metal; infrared thermography; visco-plastic behavior; numerical simulation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 40 nr 2
• Strony: 317--337
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Rusinek A.

• Laboratory of Phisics and Mechanics of Materials (LPMM) Metz University, Metz

autor

Gadaj S. P.

• Institute of Fundamental Technological Research (IPPT), Warsaw

autor

Nowacki W. K.

• Institute of Fundamental Technological Research (IPPT), Warsaw

autor

Klepaczko J. R.

• Laboratory of Physics and Mechanics of Materials (LPMM) Metz University, Metz, France

Bibliografia

• 1. Anon. ABAQUS Manual, 1995, Version 5.6, Hibbit, Karlson and Sorensen Inc., Providence, RI, USA
• 2. BEN CHEIKH A., 1987, Elastoviscoplasticits a temperature variable, Ph.D. Paris VI
• 3. GADAJ S.P., NOWACKI W.K., PIECZYSKA E.A., 1996, Changes of temperature during the simple shear test of stainless steel, Arch. Mech., 48, 779-788
• 4. GARY G., NOWACKI W.K., 1994, Essai de cisaillement plan appliąue a des tóles minces, J. de Phys. IV, Coli. C8, 4
• 5. KLEPACZKO J.R., 1975, Thermally activated flow and strain rate history effects for some polycrystalline FCC metals, Materials Sci. and Engng., 18, 121-135
• 6. KLEPACZKO J.R., 1987, A practical stress-strain-strain rate-temperature con-stitutive relations of the power form, J. Mech. Working Technology, 15, 25-39
• 7. KLEPACZKO J.R., NGUYEN H.V., NOWACKI W.K., 1999, Gjuasistatic and dynamie shearing of sheet metals, Eur. J. Mech., 18, 271-289
• 8. KOCKS U.F., ARGON A.S., ASHBY M.F., 1975, Thermodynamics and Kinetics of Slip, Pergamon Press, pp. 121-125
• 9. MACGREGOR C, FISSHER J.C., 1988, A velocity-modified temperature for the plastic flow of metals, J. Appl. Mech., 13, 11-16
• 10. NGUYEN H.V, NOWACKI W.K., 1998, Localization of thermo-elastoplastic de-formation in the case of simple shear, J. of Thermal Stresses, 21, 341-357
• 11. OLIFERUK W., GADAJ S.P., GRABSKI M., 1985, Energy storage during the tensile deformation of armco iron and austenitic steel, Mater. Sci. Eng., 70, 131-141
• 12. OUSSOUADI O., KLEPACZKO J.R., 1991, Analyse de la transition entre les deformations isothermes et adiabatiąues dans le cas de la torsion d'un tube, J. de Phys. III, Coli. C3, 323-330
• 13. POWELL R.L., CHILDS G.E., 1972, Thermal Conductivity, American Institute of Physics Handbook, 3rd Ed,, Mc Graw-Hill, USA, pp. 4/144-4/162
• 14. RUSINEK A., KLEPACZKO J.R., 2001, A double shear testing of a sheet steel at Iow and high strain rate in large deformation and a constitutive relation on the strain rate and temperature dependence of the flow stress, Int. J. of Plaaticity, 17, 87-115
• 15. RUSINEK A., KLEPACZKO J.R., 2001, Effect of adiabatic heating in some processes of plastic deformation, ISIE/4, Kumamoto, Japan, Impact Engineering and Applications, Elsevier Science, 541-546