پيش‌بيني تحليلي كرنش‌ها و تنش‌هاي حدي در هيدروفرمينگ لوله‌هاي آلومينيومي ناهمسانگرد

Analytical prediction of limit strains and limit stresses in hydroforming of anisotropic aluminum tubes

منحني حد شكل‌‌دهي نشان‌دهنده مقدار شكل‌پذيري ورق‌هاي فلزي در حالت‌هاي مختلف بارگذاري قبل از رسيدن به نقطه گلويي شدن است. در اين مقاله، كاربرد معيارهاي ناپايداري پلاستيك براي پيش‌بيني گلويي شدن و هم‌چنين منحني حد شكل‌دهي در فرآيند هيدروفرمينگ لوله مورد بررسي قرار گرفته است. معيارهاي ناپايداري پلاستيك مختلف همراه با معيار تسليم ناهمسانگرد درجه 2 بارلات به كار گرفته شده و در نسبت كرنش متفاوت، كرنش‌هاي حدي محاسبه و در مرحله بعد كرنش‌هاي حدي به تنش‌هاي حدي تبديل شده‌اند. براي بررسي صحت نتايج تحليلي، يك دستگاه بالج آزاد با قابليت اعمال تغذيه محوري ساخته شده است. لوله‌ها تحت مسيرهاي بارگذاري مختلفي قرار گرفتند و شرايط كرنشي متفاوت براي به دست آوردن منحني حد شكل‌دهي ايجاد شد. منحني‌هاي حد شكل‌دهي به دست آمده به وسيله معيارهاي ناپايداري پلاستيك با نتايج تجربي مقايسه شد. نتايج نشان داد كه معيار ناپايداري سويفت براي لوله‌ها بهترين پيش‌بيني را براي منحني حد شكل‌دهي در فرآيند هيدروفرمينگ لوله دارد.

Forming limit diagram (FLD) shows the formability of metal sheets under different loading conditions before that necking is taken place. In this paper, the application of plastic instability criterion for prediction of necking and also FLD have been investigated. Using Balart’s anisotropic yield function and plastic instability criterion in different strain ratios, limit strains have been calculated, and then the limit strains have been converted to limit stresses. To verify the analytical results, a free bulge setup with the ability of applying the axial feeding has been fabricated. Tubes have been undergone different loading paths and different plane strain conditions have been induced to obtain FLD. FLDs which have been obtained using plastic instability criterion have been compared with experimental results. The results show that swift instability criterion for tubes have the best prediction of FLD in tube hydroforming process.