استفاده از روش کوپل اویلری-لاگرانژی در تحلیل فرآیند شکل‌دهی سرعت‌بالای ورق‌های فلزی با قالب مادگی

در مقاله حاضر به شبیه‌سازی عددی رفتار ورق‌های فلزی در فرآیند شکل‌دهی سرعت‌بالا با قالب مادگی نمونه پرداخته‌شده است. همچنین از روش بارگذاری انفجاری مکرر زیرآب جهت اعمال بار به نمونه بهره گرفته‌شده به‌طوری‌که در بارگذاری اول و دوم به ترتیب از 4 و 8 گرم ماده منفجره استفاده‌شده است. در ادامه، از روش کوپل اویلری-لاگرانژی به همراه مدل ساختاری ویسکوپلاستیسیته جانسون-کوک جهت شبیه‌سازی عددی فرآیند بهره گرفته شد. مدل عددی با استفاده از آزمایش‌های انجام‌شده در مرجع صحت‌سنجی شد. نشان داده شد که مدل عددی به‌خوبی گستره تغییرشکل و همچنین نحوه توزیع ضخامت در راستای طولی ورق را ایجاد می‌کند. با استفاده از مدل عددی صحت‌سنجی‌شده، کمیت‌هایی نظیر تغییرات سرعت تغییرشکل افقی و سرعت تغییرشکل عمودی، فشار، تنش و معیار آسیب در راستای شعاعی ورق بررسی شد. نتایج نشان داد که برخلاف نتایج به‌دست‌آمده برای شکل‌دهی انفجاری در مراجع پیشین، نمونه آزمایشی در بارگذاری اول و دوم پس از طی کردن ناحیه تغییرشکل گذرا دچار نوسانات یا اصطلاحاً پدیده بازگشت فنری نمی‌شود و مقدار آن سریعاً به میزان بیشینه (عمق قالب مادگی) نزدیک می‌گردد. همچنین، ورق پس از برخورد با قالب دچار تغییرشکل وارون یا کاهش میزان تغییرشکل نمی‌گردد. علت این مسئله را می‌توان در انتخاب مناسب میزان جرم خرج و همچنین استفاده از قالب مادگی جستجو کرد. لذا استفاده از ایده قالب مادگی بدون راهگاه برای شکل‌دهی فلزات تحت بارگذاری انفجاری مکرر زیرآب بسیار کارآمد است.

using coupled eulerian-lagransian method in the analysis of the high-speed forming process of metal plates with female die

in this article, the numerical simulation of the behavior of metallic plates in the process of high-speed forming with female die is discussed. also, the repeated underwater explosive loading was applied to the sample so that 4 and 8 gr of explosive charge were used in the 1st and 2nd blast, respectively. in the following, the coupled eulerian-lagrangian method along with johnson-cook viscoplasticity model was used for the numerical simulation of the process. the numerical model was validated using the experiments conducted in ref [1]. it was shown that the numerical model well shows the deformation profile as well as the thickness distribution in the longitudinal direction of the plate. using the validated numerical model, quantities such as changes in horizontal deformation velocity and vertical deformation velocity, pressure, stress and jc damage criteria in the radial direction of the plate were investigated. the results showed that unlike the results obtained for explosive forming in the previous references, the test specimen in the 1st and 2nd blasts after passing through the transient deformation area does not undergo fluctuations or so-called springback phenomenon and its value quickly approaches the maximum amount (depth of the female die). also, after hitting the die, the plate does not experience the reverse deformation or reduction of the deformation. the cause of this issue can be found in the appropriate selection of the amount of the charge mass of the and also the use of the female die. therefore, it is very efficient to use the idea of a female die without central venting hole for forming metals under repeated underwater explosive loading.