Effect of the yield surface evolution on the earing defect prediction

• Autores: Toros A. Akşen, Mehmet Firat
• Localización: Revista de metalurgia, ISSN 0034-8570, Vol. 59, Nº 1, 2023 (Ejemplar dedicado a: Online First; e234)
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Efecto de la evolución de la superficie de fluencia en la predicción del defecto de formación de orejas
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• Resumen
  • español

    Aunque la predicción del defecto de formación de orejas en el proceso de embutición de copas está considerablemente relacionada con la forma de la superficie de fluencia, la evolución de la superficie de fluencia también es esencial para la forma final de la oreja. El problema de doblado-desdoblado es un tema fundamental que se produce en los hombros de la matriz y el punzón. Dado que el límite elástico depende de la trayectoria de carga en las cargas inversas, los modelos de endurecimiento convencionales utilizados en las condiciones de carga monótona producen resultados inexactos para predecir el perfil final de la oreja, por lo que debería incorporarse un modelo de endurecimiento cinemático a las ecuaciones constitutivas. Este estudio aclara el efecto de la evolución de la superficie de fluencia que implica la expansión y la traslación simultáneamente en la formación de las orejas. Se empleó una función de fluencia polinómica de sexto orden para caracterizar con precisión la forma de la superficie de fluencia, mientras que se implementó un modelo combinado de endurecimiento isotrópico-cinemático para representar la evolución de la superficie de fluencia. La traslación de la posición de la superficie de fluencia se definió mediante el modelo de endurecimiento Armstrong-Frederic. Las respuestas fuerza-impacto del punzón y los perfiles con forma de oreja se predijeron mediante el modelo de plasticidad implementado en Marc utilizando la subrutina de usuario Hypela2 y se compararon con los resultados experimentales. La hipótesis de endurecimiento combinado produjo un aumento de la altura media de la copa en comparación con la hipótesis de endurecimiento isótropo. Además, el HomPol6 junto con el endurecimiento combinado mostró una mejor concordancia con los resultados experimentales.

  • English

    Although the prediction of earing in the cup drawing process is considerably related to the yield surface shape, the yield surface evolution is also essential for the final ear form. The bending-unbending issue is a fundamental subject occurring on the die and punch shoulders. Since the yield stress is loading path dependent in reversal loadings, the conventional hardening models used in the monotonic loading conditions bring about inaccurate outcomes for predicting the ultimate earing profile, and a kinematic hardening model should be incorporated into the constitutive equations. This study elucidates the yield surface evolution effect involving expansion and translation simultaneously on the ear formation. A sixth-order polynomial yield function was employed to precisely characterize the yield surface shape, while a combined isotropic-kinematic hardening model was implemented to represent the evolution of the yield surface. The translation of the yield surface position was defined by the Armstrong-Frederic hardening model. Punch force-stroke responses and the ear form profiles were predicted by the implemented plasticity model in Marc using the Hypela2 user subroutine and compared with the experimental results. The combined hardening assumption yielded an increase in the mean cup height when compared to the isotropic hardening assumption. Moreover, The HomPol6 coupled with the combined hardening showed a better agreement with the experimental results.