تحلیل عددی و تجربی آسیب ورق دولایه آلومینیوم-مس در فرایند شکل‌دهی تدریجی تک نقطه‌ای

شکل‌دهی تدریجی ورق‌های فلزی یکی از روش‌های نوین شکل‌دهی است که اعمال تدریجی نیروهای شکل‌دهی و عدم حضور قالب مادگی در این روش، باعث افزایش حد شکل‌پذیری ورق و افزایش دامنه انعطاف‌پذیری فرایند در تولید هندسه‌های پیچیده می‌شود. در این پژوهش شکل‌دهی ورق‌های دولایه آلومینیوم-مس در فرایند شکل‌دهی تدریجی تک نقطه‌ای تا رسیدن به حد شکل‌دهی ورق در چند هندسه مختلف مطالعه خواهد ‌شد. با توجه به مکانیزم ناپایداری ورق در این فرایند، در پیش‌بینی عددی رشد و شروع آسیب ورق‌های دولایه، از معیار آسیب ژو-ویرزبیکی (xue-wierzbicki) در قالب زیربرنامه vumat نرم‌افزار آباکوس استفاده شد. آزمایش‌های تجربی نشان‌داد که نوع هندسه، به دلیل اعمال شرایط متفاوت تنش و کرنش در ورق، بر روی حد ارتفاع شکل‌دهی موثر است. پیش‌بینی مدل عددی از حد ارتفاع شکل‌دهی به طور میانگین برای هندسه‌های مختلف با اختلاف %8 نسبت به آزمایش‌های تجربی انجام شده، همراه است که نشان‌دهنده‌ی اعتبار مدل عددی می‌باشد. به ‌این ‌ترتیب، با استفاده از مدل عددی اثر تغییرات کرنش پلاستیک معادل و تنش سه‌ محوری به‌عنوان متغیرهای کلیدی بر توزیع کرنش‌های صفحه‌ای و آسیب در این فرایند تحلیل شد. همچنین نحوه بارگذاری سیکلی و غیرخطی در این فرایند با ترسیم مسیر کرنش برای هندسه‌های مختلف نشان داده شد.

numerical and experimental analysis of damage in the single point incremental forming of aluminum/copper bilayer sheet

incremental forming of metal sheets is one of the new methods of forming, in which the local exertion of forming forces and the absence of a matrix enhances the forming limit of the sheet and extends the flexibility of process in producing of complex geometries. in this research, the forming limit of aluminum/copper bilayer sheets in the single-point incremental forming of different geometries was studied. considering the instability mechanism of the sheet, the xue-wierzbicki damage criterion was used in the form of the vumat subroutine of abaqus in the numerical prediction of the growth and damage initiation of bilayer sheets. experimental tests showed that the type of geometry has influences on the forming height limit due to the different induced stress and strain states on the sheet. the prediction of the numerical model of the forming height limit on average for different geometries with difference of 8% compared to the experimental tests, which indicates the validity of the numerical model. accordingly, using the numerical model, the effect of changes in equivalent plastic strain and triaxial stress as crucial variables on the distribution of surface strains and damage was analyzed. also, cyclic and nonlinear loading in this process was shown by plotting the strain path for different geometries.