Диаграмма пределов формования - Forming limit diagram

А диаграмма пределов формования, также известный как предельная кривая формирования, используется в листовой металл формовка для прогнозирования поведения листового металла при формовании.[1][2] На схеме предпринята попытка предоставить графическое описание испытаний на разрушение материала, таких как испытание пробитым куполом.

Чтобы определить, не вышла ли данная область из строя, проводится механический тест. Механическое испытание выполняется путем нанесения круглой метки на заготовку перед деформацией, а затем измерения эллипса после деформации, который образуется в результате воздействия на этот круг. Путем повторения механического испытания для создания диапазона напряженных состояний диаграмма пределов формуемости может быть построена в виде линии, на которой начинается разрушение (см. Также формуемость ).

Описание

Определение осей деформации при измерении предельной диаграммы формования

Полуоси эллипса, образованного в этом круге, позволяют измерять относительные напряжение в двух основных направлениях, известных как большое и меньшее направления, которые соответствуют большой и малой полуосям эллипса. В предположении деформации, не зависящей от траектории, относительные деформации достигнут критического значения, при котором возникают деформации. Путем повторных измерений форму кривой можно получить экспериментально. В качестве альтернативы диаграмма пределов формуемости может быть создана путем отображения формы критерий отказа в область предела формуемости.[3]Как бы то ни было, полученная диаграмма предоставляет инструмент для определения того, является ли данная диаграмма холодное формование процесс приведет к сбою или нет. Такая информация имеет решающее значение при разработке процессов формовки и, следовательно, является фундаментальной для проектирования процессов формовки листового металла. За счет создания диаграмм предельных значений деформации для ряда сплавов инженер-технолог может согласовать процесс формования и поведение сплава во время проектирования металлообработки.

Современное определение

Благодаря наличию и использованию оптической системы измерения деформации в сочетании с цифровой обработкой данных, формирование предельных кривых может быть получено более автоматическим и производительным способом по сравнению с классическим способом, описанным выше. Эта процедура стандартизирована и содержится в документе ISO (12004). [4]

Для получения полной кривой предела деформации образцы для испытаний различной геометрии вытягивают пуансоном (например, диаметром 100 мм) до разрушения. Трение практически нулевое за счет использования сложной трибосистемы с фольгой и смазкой между листом и инструментом. При использовании оптической системы измерения деформации траектории пространственной деформации оцениваются непосредственно перед выходом из строя испытательного образца. Используя метод интерполяции для изменения деформации между сильно деформированной и шейной областью - пределы этой области вычисляются по изменению знака второй производной распределения деформации - получают значения большой и малой деформации. Используя усредненное значение для нескольких оценок поперечного сечения и 3 испытательных образцов для одной и той же геометрии, определяют пару деформаций (одна точка на диаграмме предела деформации) в качестве предела деформации.

Некоторые авторы признают, что характер перелома и формуемость по своей сути недетерминирован, поскольку большие вариации могут наблюдаться даже в рамках одной экспериментальной кампании.[5] Поэтому были введены концепции формирования предельных полос и формирования предельных карт.

Карта вероятностных пределов формования

Параметры влияния

Кривые предела деформации (FLC) для четырех марок стали показаны на прилагаемом рисунке. Все кривые предела деформации имеют практически одинаковую форму. Минимум кривой существует на пересечении с главной осью деформации или близко, таким образом, к пределу формирования плоской деформации. С определением начала локального образования шейки (например, мембранная сила достигает экстремального значения) и допущением закона упрочнения по Холломону (σ = K εп) можно показать, что соответствующий теоретический предел образования плоской деформации совпадает с деформационное упрочнение коэффициент, n. Нет эффекта толщины. С учетом скорость деформации Чувствительность материала, которая очевидна для стали, наряду с толщиной листа, можно объяснить тем фактом, что практические пределы формования, полученные с использованием описанного выше метода, намного превышают теоретические пределы формования. Таким образом, основными параметрами влияния на пределы формования являются: показатель деформационного упрочнения, n, начальная толщина листа, t0 и скорость деформации коэффициент твердения, м. В коэффициент Ланкфорда, r, определяющая пластическую анизотропия материала, имеет два эффекта на кривую предела деформации. С левой стороны нет никакого влияния, за исключением того, что кривая расширяется до больших значений, с правой стороны увеличение значений r уменьшает пределы формования.[6]

М-К метод

Широко используется метод расчета FLC, введенный Марчиньяком в 1967 году. Он предполагает наличие наклонной полосы в исследуемой плоской части листа с меньшей толщиной, что указывает на несовершенство. С помощью этой модели можно численно рассчитать предельные деформации. Преимущество этого метода заключается в том, что можно использовать любую модель материала, а также получить ограничения для непропорционального формования. Однако есть один недостаток. Расчетные пределы формования чувствительны к величине дефекта. При допущении модели материала, чувствительного к скорости деформации, могут быть получены реалистичные пределы формования, которые лежат выше теоретических предельных деформаций. В основном с помощью этого метода расчета кривые пределов плавности формования генерируются для материалов, для которых существует только одно экспериментальное значение. Хороший обзор современного состояния методов расчета FLC дан в материалах конференции, проведенной в Цюрихе в 2006 г., и конференции Numisheet в 2008 г.[7][8]

Использование FLC

На протяжении многих лет кривые пределов деформации использовались для оценки формуемости листового материала. Они были применены на этапе проектирования инструментов с использованием метод конечных элементов как инструмент моделирования, который широко используется в производственной среде ...

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Marciniak, Z .; Duncan, J. L .; Ху, С. Дж. (2002). Механика формовки листового металла. Баттерворт-Хайнеманн. стр.75. ISBN  0-7506-5300-0.
  2. ^ Llewellyn, D.T .; Хадд, Роджер С. (1998). Стали: металлургия и применение. Баттерворт-Хайнеманн. п. 28. ISBN  0-7506-3757-9.
  3. ^ Пирс, Р .: «Формовка листового металла», Адам Хильгер, 1991 г., ISBN  0-7503-0101-5.
  4. ^ ISO TC 164 / SC 2 N 477, ISO / CD 12004-2, Металлические материалы - Лист и полосы - Определение кривых предела деформации - Часть 2: Определение кривых предела деформации в лаборатории, 26 января 2006 г.
  5. ^ Страна, М .; Колозимо, Б. (30 апреля 2006 г.). «Логистический регрессионный анализ для экспериментального определения построения предельных диаграмм». Международный журнал станков и производства. 46 (6): 673–682. Дои:10.1016 / j.ijmachtools.2005.07.005.
  6. ^ Koistinen, D. P .; Ван, Н.-М. под ред .: «Механика формовки листового металла - анализ поведения и деформации материала», Plenum Press, 1978, ISBN  0-306-40068-5.
  7. ^ Гезе, Х. и Делл, Х .: «Численное прогнозирование FLC с помощью Program Crach», FLC Zurich 06, Цюрих, 15–16 марта 2006 г.
  8. ^ Гора, П .: «Нумишит 2008 - Труды 7-го Междунар. Конф. и семинар по численному моделированию процессов формования листового металла в 3D », 1–5 сентября 2008 г., Интерлакен, Швейцария.