ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ФОРМОВАНИЯ ПЛАСТИН ИЗ ЛЕГКИХ СПЛАВОВ С УЧЕТОМ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ЭВОЛЮЦИИ ПОВРЕЖДЕННОСТИ

Сведения об авторах
  • Национальный Исследовательский Томский государственный университет, Томск, Российская Федерация
  • Национальный Исследовательский Томский государственный университет, Томск, Российская Федерация
  • Национальный Исследовательский Томский государственный университет, Томск, Российская Федерация
  • Национальный Исследовательский Томский государственный университет, Томск, Российская Федерация
  • Национальный Исследовательский Томский государственный университет, Томск, Российская Федерация

Аннотация

В данной работе представлены результаты исследования процессов пластической деформации и образования трещин при вдавливании полусферического пуансона со скоростями 5 и 10 м/с в пластины сплавов АМг2 и МА2-1, относящихся к разным изомеханическим группам легких сплавов. Цель исследования состояла в изучении адекватности прогнозов численного моделирования пластической деформации и образования трещин в пластинах легких сплавов при высокоскоростной штамповке без предварительного нагрева. Для описания механического поведения сплавов применялись модификации моделей Зерилли-Армстронга для материалов с гранецентрированной кубической кристаллической решеткой и гексагональной плотноупакованной решеткой, а также модель повреждения и разрушения деформируемых сред Гурсона-Твергаарда-Нидлмана. Показано, что при численном моделировании модификации моделей позволяют прогнозировать особенности развития локализации деформации в пластинах при высокоскоростной штамповке, приводящие к формированию зон повреждения легких сплавов и образования трещин. Результаты моделирования свидетельствуют о возможности увеличения пластических деформаций в пластинах сплавов с ростом скорости штампа при комнатной температуре. При продавливании пластин сплавов полусферическим пуансоном со скоростью 10 м/с в условиях двухосного высокоскоростного растяжения реализуется эффект увеличения предельных пластических деформаций. Полученные результаты указывают на адекватность рассмотренных модификаций моделей для компьютерного проектирования технологий высокоскоростной штамповки без нагрева и расширяют потенциальные возможности использования динамической штамповки для производства изделий из листового проката легких сплавов.

Ключевые слова

численное моделированиевысокоскоростное формованиелегкие сплавыалюминиевые сплавымагниевые сплавыиспытание на динамическое продавливаниелокализация деформацииповреждение.

Литература

  1. 1.Examples of how increased formability through high strain rates can be used in electro-hydraulic forming and electromagnetic forming industrial applications / G. Avrillaud, G. Mazars, E. Cantergiani, F. Beguet, J.-P. Cuq-Lelandais, J. Deroy // Journal of Manufacturing and Materials Processing – 2021. – Vol. 5. – Art. 96. DOI: 10.3390/jmmp5030096 Scholar
  2. 2.A novel method to evaluate the high strain rate formability of sheet metals under impact hydroforming / D-Y. Chen, Y. Xu, S.-H. Zhang, Y. Ma, A.A. El-Aty, D. Banabic, A.I. Pokrovsky, A.A. Bakinovskaya // Journal of Materials Processing Technology. – 2019. – Vol. 278. – 116553. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2019.116 Scholar
  3. 3.Kopec, M. Advances in sheet metal forming processes of lightweight alloys / M. Kopec, D.J. Politis // Materials. – 2023. – Vol. 16. – Art. 3293. DOI: 10.3390/ma16093293 Scholar
  4. 4.Mamutov, A.V. Experimental-analytical method of analyzing performance of coils for electromagnetic forming and joining operations / A.V. Mamutov, S.F. Golovashchenko, V.S. Mamutov // Journal of Materials Processing Technology. – 2018. – Vol. 255. – P. 86–95. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2017.11.050 Scholar
  5. 5.Liu, D.H. Experimental observations of quasi-static-dynamic formability in bi axially strained AA5052-O / D.H. Liu, H.P. Yu, C.F. Li // Journal of Materials Engineering & Performance. – 2011. – Vol. 20. – P. 223–230. DOI: 10.1007/s11665-010-9676-3 Scholar
  6. 6.High strain rate tensile testing of automotive aluminum alloy sheet / R. Smerd, S. Winkler, C. Salisbury, M. Worswick, D. Lloyd, M. Finn // International Journal of Impact Engineering Fifth International Symposium on Impact Engineering. – 2005. – Vol. 32. – P. 541–560. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2005.04.013 Scholar
  7. 7.Study on the flow behavior of 5052 aluminum alloy over a wide strain-rate range with a constitutive model based on the Arrhenius model extension / H. Ma, P. Wang, X. Huang, W. Mao, Z. Gong, M. Zhang, H. Zhu // Metals. – 2023. – Vol. 13. – 1948. DOI: 10.3390/met13121948 Scholar
  8. 8.Скрипняк, В.А. Механическое поведение алюминиевого сплава 1520 при растяжении в диапазоне скоростей деформации от 10-1 до 10-3 с-1 / В.А. Скрипняк, М.О. Чирков, В.В. Скрипняк // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. –2023. –№ 86. – С. 120–135. Scholar
  9. 9.Ravindranadh, B. Tensile behaviour of aluminium 7017 alloy at various temperatures and strain rates / B. Ravindranadh, M. Vemuri, K.G. Ashok // Journal of Materials Research and Technology. – 2016. – Vol. 5. – P. 190–197. DOI: 10.1016/j.jmrt.2015.12.002 Scholar
  10. 10.Warm deformation behavior and flow stress modeling of AZ31B magnesium alloy under tensile deformation / M. Murugesan, J.-H. Yu, W. Chung, C.-W. Lee // Materials. – 2023. – Vol. 16. – 5088. DOI: 10.3390/ma16145088 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 5, 2025)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
17.12.2025
В выпуске
17.12.2025
Выпуск
№ 5 (2025)
Поделиться