تحليل اجزاي محدود فرايند شكل دهي داغ با استفاده از مدل پيش‌بيني تنش جريان

FE-Based Analysis of Hot Forming Process Using the Flow Stress Prediction Model

در فرايند شكل دهي داغ، قطعه كار تحت تغيير شكل پلاستيك در دماهاي بالا قرارگرفته و ريزساختار قطعه كار به دنبال تغيير شكل پلاستيك تغيير مي كند. اين تغييرات بر روي خواص مكانيكي قطعه‌كار تاثير مي‌گذارد. به منظور بهينه كردن اين فرايندها، تغيير شكل پلاستيك قطعه كار و تغييرات ريزساختار بايد مورد بررسي قرار گيرند. از آنجايي كه در دماهاي بالا معمولاً فلزات نسبت به نرخ شكل‌دهي حساس‌اند، تحليل فرايندهاي شكل دهي داغ مستلزم استفاده از يك مدل ترمو-ويسكوپلاستيك است. در اين مقاله، با كوپل مدل پيش بيني تنش جريان تدوين شده و تحليل اجزاي محدود ترمو- ويسكو پلاستيك فرايند پرچكاري داغ، توزيع دما، نرخ كرنش، تنش جريان و هندسه قطعه كار در هر مرحله زماني قابل محاسبه است. در هر مرحله زماني، نرخ كرنش و دما در هر المان با استفاده از روش اجزاي محدود به دست مي‌آيد. از اين مقادير و تاريخچه تغيير شكل، تغييرات ريزساختار و تنش جريان قابل محاسبه‌اند.

In hot forming process, the workpiece undergoes plastic deformation at high temperature and the microstructure of the workpiece changes according to the plastic deformation. These changes affect the mechanical properties of workpiece. In order to optimize this process, both the plastic deformation of workpiece and its microstructural changes should be taken into consideration. Since material behaviors at elevated temperatures are usually rate-sensitive, the analysis of the hot forming processes requires a thermo-viscoplastic model. In this paper, by coupling the flow stress prediction model developed with finite element analysis of thermo-viscoplastic of the hot upsetting process, temperature, strain rate, flow stress distributions and geometry of the workpiece at each time step can be calculated. At each time step, the strain rate and temperature at each element are obtained. From these values and the history of deformation, the changes in microstructure and flow stress can be determined.