پيش‌بيني نمودار حد شكل‌دهي ورق آلياژ Ti-64 تيتانيوم ‌با استفاده از شبيه‌سازي اجزاي محدود

Prediction of Forming Limit Diagram for Ti-64 titanium alloy sheet using Finite element Simulation

كاربرد آلياژ Ti-64 تيتانيوم به‌سبب خواص منحصربه‌فرد آن از قبيل، سبكي و پايداري در دماهاي بالا، در صنايع هوا و فضا گسترش پيدا كرده ‌است. در آلياژ Ti-64 تيتانيوم، رفتار نامعمول مكانيكي از قبيل، ناهمسانگردي پلاستيك و عدم تقارن كشش و فشار در جهت‌هاي مختلف مشاهده مي‌شود. در اين مقاله، با انتخاب سطح تسليم مناسب، كارسختي همسانگرد و روش عددي نگاشت بازگشتي، مدل الاستيك-پلاستيك به‌روش اجزاي‌ محدود در نرم‌افزار آباكوس پياده‌سازي و با استفاده از نظريه هيل-‌ سوييف در حالت الاستيك- پلاستيك و تحليل اجزاي محدود تصادفي، پيش‌بيني نمودار حد شكل‌دهي در دماي C°400 انجام شده ‌‌است. در تحليل اجزاي محدود تصادفي، ناهمگوني ماده به‌صورت، ميدان تصادفي ضخامت ورق در نظر گرفته شده‌ است. همچنين با بررسي تاثير اندازه گام در دقت حل، اندازه گام مناسب در پيش‌بيني نمودار حد شكل‌دهي به‌كار رفته است. با انتخاب درصد اطمينان، 99% در تحليل اجزاي محدود تصادفي، انحراف معيار مناسب ميدان تصادفي در نظر گرفته شده و در پيش‌بيني نمودار حد شكل‌دهي به‌كار برده ‌شده ‌است. تاثير ناهمسانگردي پلاستيك ورق آلياژ Ti-64 تيتانيوم در نمودار حد شكل‌دهي نيز، مورد بررسي قرار گرفته است.

The use of Ti-64 titanium alloy has been expanded in the aerospace industry because of its unique properties such as lightness and stability at high temperatures. Unusual mechanical behaviors such as plastic anisotropy and asymmetry of tension and pressure of Ti-64 Titanium alloy is observed in different directions. In this paper, by choosing the appropriate yield criterion, isotropic work hardening and return mapping numerical method, elastic-plastic model is implemented using finite element analysis in Abaqus software and prediction of forming limit diagram at 400C° is done using Hill-Swift elastic-plastic theory and random finite element analysis. Material inhomogeneities are considered as random plate thickness field in the stochastic finite element analysis. Considering the effect of step size on accuracy of solution, appropriate step size is applied to prediction of forming limit diagram. Selecting 99% safety percentage in stocastic finite element analysis, the appropriate variance of the random field is considered and is used in predicting forming limit diagram. Also, effects of plastic anisotropy of Ti-64 titanium alloy sheet have been studied in forming limit diagram.