مطالعه‌ی اجزاء محدود پلاستیسیته‌ی بلور رفتار گلویی ورق آلیاژ آلومینیوم تحت اثر تنش ضخامتی

این مقاله به بررسی اثر تنش ضخامتی ورق بر شکل‌پذیری ورق آلیاژ آلومینیوم با روش المان محدود پلاستیسیته بلور استفاده می‌پردازد. یک رفتار خود-کارسخت‌شوندگی برای سیستم‌های لغزش درنظرگرفته شد. برای پیش‌بینی ایجاد و رشد گلویی، در آزمون کشش تک محوره از معیار بیشینه کرنش برشی برای شروع و تکامل آسیب در مدل رفتاری استفاده شد. برای به کارگیری مدل در ابکوس، یک زیربرنامه بر اساس معادلات ساختاری گسسته‌سازی شده و تکنیک انتگرال‌گیری اویلر پیشرو توسعه یافت. پس از صحت سنجی کد، پارامترهای آن بر اساس نتایج آزمون کشش تک محوره کالیبره شد. برای شبیه سازی آزمون کشش ورق به ضخامت mm 1، حجم نماینده‌ای به ابعاد   mm^3 3×1/5×0/5، با توسعه‌ی یک اسکریپت پایتون، به 14790 دانه تقسیم‌بندی و با المان‌های چهاروجهی با ابعاد μm 50 گسسته‌سازی شد. با استفاده از داده‌های تجربی موجود و در نظر گرفتن بافت مناسب برای ورق، جهت‌های بلوری با زوایای اویلر تعیین شد. آزمون کشش تک محوره با در نظر گرفتن فشار در راستای ضخامت روی حجم نماینده انجام شد. نتایج نشان داد، در کشش تک محوره، با اعمال فشار، کرنش محوری لحظه‌ی گلویی رشد کرده، و در نتیجه، گلویی به تاخیر افتاده، شکل‌پذیری بهبود می‌یابد. همچنین، نیروی محوری مورد نیاز برای شکل‌دهی کاهش می‌یابد.

Crystal Plasticity Finite Element Study of Necking Behavior of Aluminum Alloy Sheet Subject to Thickness-Stress

This paper investigates the effect of thickness stress on the formability of aluminum alloy metal sheets using crystal plasticity finite element analysis. A selfhardening behavior is considered for the slip systems. Further, for the prediction of necking initiation and growth, the maximum shear strain criterion is used for damage initiation and evolution. In order to implement the model in Abaqus finite element package, a VUMAT was developed based on the discretized equations and forward Euler integration scheme. After verification of the developed code, the parameters of the model were calibrated against the tensile test results. For simulating tensile test of 1 mm thick sheet, a representative volume of 3×1.5×0.5 mm3،was partitioned into 14790 grains through a python code in ABAQUS/CAE environment and then discretized using 50 μm tetrahedral linear elements. Using the experimental data available in the literature and considering appropriate texture for the simulation domain, the crystal orientations were assigned through Euler angles. Then, tensile tests were performed on the sample in the presence of the thickness pressure stress. The results show that application of the through thickness stress increases the strain corresponding to the necking initiation and thus postpones necking. Correspondingly, a decrease in tensile load is observed in this case.