بررسی رشد آسیب در فرایندهای شکل دهی ورق با مسیرهای کرنش غیر خطی
چکیده
مکانیک آسیب پیوسته، به عنوان یکی از شاخه های نوپا در علم مکانیک، متممی قدرتمند برای مکانیک شکست محسوب می گردد. تمامی مواد به صورت ذاتی دارای نقص هایی بصورت ترک، حفره و عیوب دیگر می باشند. این عیوب می توانند در خلال تولید ماده یا حین بارگذاری شکل گیرند. هدف اصلی مکانیک آسیب، بررسی رشد تمامی عیوب و تأثیر آنها بر روی استحکام مکانیکی ماده است. وجه مشترک موجود در تمامی مدل های آسیب پیوسته، بیان عیوب ریز ساختاری توسط یک متغیر میدانی پیوسته است. با توجه به میدان آسیب پیوسته، معادلات ساختاری موجود به گونه ای فرمول بندی و پیاده سازی می گردند که اثر آسیب پیشرونده در ماده به صورت افت خواص مکانیکی از قبیل استحکام یا سختی در نظر گرفته شود. تعیین حد شکل دهی و پیش بینی مود های شکست در فرآیندهای شکل دهی یکی از چالش های مهم در این زمینه محسوب می گردد. فرآیندهای کشش عمیق ظروف مستطیلی و شکل دهی بدنه خودرو به دلیل مسیرهای کرنش غیر خطی از اهمیت خاصی برخوردار هستند. در این پایان نامه با استفاده از دو مدل آسیب نرم fld و لمتر به پیش بینی شروع آسیب و رشد آن در فرایندهای مذکور پرداخته شده و حد شکل پذیری ورق نیز تعیین می گردد. معیار آسیب لمتر بر مبنای تئوری تنش صفحه ای الاستیک- پلاستیک و تئوری کرنش های محدود جهت پیش بینی رشد آسیب در ورق های نازک فلزی به صورت یک زیربرنامه پیاده سازی شده است. با استفاده از زیربرنامه فوق در نرم افزار اجزاء محدود abaqus/explicit ، نتایج پیش بینی شروع و رشد آسیب مدل های آسیب نرم لمتر و fld در فرایندها ی فوق با مسیر کرنش غیر خطی تعیین شده و با یکدیگر مقایسه گردیدند. در مورد فرایند کشش عمیق ظرف مستطیلی، هر دو مدل شروع و رشد ترک را در گوشه ها و لبه های ظرف پیش بینی نمودند. با مقایسه این نتایج با نتایج حاصل از نمونه عملی می توان دید که مدل آسیب fld به خوبی حد شکل دهی را تخمین نمی زند. اما مدل آسیب لمتر به خوبی حد شکل دهی را در این فرایند پیش بینی می کند. در فرایند شکل دهی بدنه خودرو هر دو مدل شروع ترک را در لبه های ورق پیش بینی نمودند. با این تفاوت که مدل آسیب fld در عمق کمتری از ورق شکل داده شده، وقوع شکست را پیش بینی کرد. در فرایندهای شکل دهی ورق که در آنها مسیرهای پیچیده کرنش وجود دارد، ورق تحت تغییر شکلدهای بزرگ قرار می گیرد. این عامل باعث می شود که مناطقی با کرنش های پلاستیک زیاد بوجود آید و به دنبال تجمع آنها، ریز عیوب سطحی و داخلی (آسیب نرم) تشکیل شود. این آسیب باعث بروز مشکلات کیفی مانند شکست می گردد. در نتیجه نیاز اساسی برای تخمین مناسبی از شروع آسیب و رشد آن احساس می شود. مقایسه نتایج شکست در این پایان نامه با نتایج مقالات علمی و آزمایش های عملی نشان داد که مدل آسیب لمتر می تواند با دقت بهتری نسبت به مدل fld شروع آسیب، رشد آن و وقوع شکست را در فرایند های شکل دهی ورق که در آنها مسیر های پیچیده کرنش وجود دارد، پیش بینی کند.