تحلیل تئوری اثر دما و نرخ کرنش بر نمودار حد شکل‌دهی آلومینیوم aa3104

نمودار حد شکل‌دهی یکی از پرکاربردترین روش‌ها در پیش‌بینی ناپایداری پلاستیک در فرآیند شکل‌دهی ورق‌های فلزی است که دما و نرخ کرنش از جمله عوامل تاثیرگذار بر این منحنی‌ها است. در این مقاله، اثر دما و نرخ کرنش در شرایط بارگذاری نیمه‌استاتیکی، بر رفتار تنش-کرنش و نمودار حد شکل‌دهی آلیاژ آلومینیومی3104 aa بر اساس روش مارسینیاک-کوزینسکی و مدل کارسختی جانسون-کوک بررسی شده است. ابتدا  صحت‌سنجی نتایج عددی پاسخ تنش-کرنش با استفاده از به مدل کارسختی لودویک  با نتایج تجربی انجام شد که نتایج تئوری مطابقت خوبی را با نتایج تجربی نشان داد. سپس با توجه به منحنی‌های تنش-کرنش به دست آمده بر اساس معادله لودویک، ثابت‌های مدل جانسون-کوک برای ورق فلزی 3104 aa محاسبه و برای دماهای مختلف 50، 300 و 400 درجه سانتی‌گراد و نرخ کرنش‌های متفاوت 5- 10، 4- 10 و 3- 10 بر ثانیه ،منحنی‌های تنش-کرنش و نمودار حد شکل‌دهی استخراج شد. سطح منحنی تنش-کرنش ورق با افزایش دما به علت کاهش استحکام، حداکثر تا حدود یک دهم کاهش و با افزایش نرخ کرنش به سبب افزایش استحکام، حداقل تا حدود ده درصد افزایش یافت. همچنین سطح نمودار حد شکل‌دهی آلیاژ با افزایش دما افزایش و با افزایش نرخ کرنش کاهش پیدا کرد. به طوریکه مقدار کرنش حدی در حالت کرنش صفحه‌ای در بالاترین دما و پایین‌ترین سرعت شکل‌دهی بیش از سه برابر مقدار اولیه شد . نتایج بیانگر اثر مثبت دما بر کرنش‌های حدی به علت نرم شدن حرارتی و کاهش استحکام ماده و اثر منفی نرخ کرنش بر نمودار حد شکل‌دهی 3104 aa به علت افزایش استحکام آلیاژ است.

Theoretical Analysis of the Temperature and Strain Rate Effects on the Forming Limit Diagram of AA3104

Forming limit diagram is one of the most applicable methods for prediction of the plastic instability in sheet metal forming in which is very much affected by the influences of strain rate and temperature. In this paper, taking the temperature and strain rate effects into account, the true stresstrue strain and forming limit curves of AA3104 aluminum alloy are analytically investigated by considering the MarciniakKuckzynski method and Johnsoncook model. The obtained theoretical results based on the Ludwik model are validated with the experimental ones. Furthermore, according to the stress[1]strain curves based on the Ludwik equation, JohnsonCook coefficients are calculated for sheet metal AA3104. The stressstrain respond and forming limit diagram are produced over a range of strain rates (105 to 103 S1) and temperatures (50400 o C ). The results show that the stressstrain curve decreases with increasing temperature and increases with increasing strain rate. Also the forming limit diagram increases with increasing temperature and decreases with increasing the strain rate. The results exhibit a positive sensitivity of the temperature on the limit strain due to the thermal softening and the negative strain rate sensitivity on the forming limit diagram AA3104 due to the behavior of crystallographic structure of the material.