کالیبراسیون پارامترهای مدل آسیب گیسمو جهت پیش‌بینی رفتار پلاستیک و شکست نرم آلومینیوم 2024

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مکانیک جامدات

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی برق، کامپیوتر و مکانیک، دانشگاه ایوان‌کی، ایوان‌کی، ایران

2 نویسنده مسئول: استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه امام حسین(ع)، تهران، ایران

3 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه امام حسین(ع)، تهران، ایران

4 استادیار، دانشکده مهندسی برق، کامپیوتر و مکانیک، دانشگاه ایوان‌کی، ایوان‌کی، ایران

چکیده

امروزه به‌منظور شبیه‌سازی و پیش‌بینی نقاط شکست قطعات در فرایند‌های تولید و همچنین بررسی خسارت واردشده به قطعات پیچیده در طی برخورد، به‌طور گسترده‌ای از مدل‌های آسیب استفاده می‌شود. هدف از تحقیق حاضر، تعیین ثابت‌های مدل مادی و مدل آسیب گیسمو برای آلومینیوم ۲۰۲۴ می‌باشد. بدین منظور از داده‌های آزمون‌های تجربی انجام‌گرفته روی شش نمونه مورد آزمایش (نمونه‌های استاندارد کشش و فشار تک‌محوره، نمونه‌های شیار‌دار و تست پانچ) استفاده شد. سپس با تخمین مقدار کرنش شکست در هر نمونه از روی داده‌های تجربی، وابستگی کرنش پلاستیک شکست به حالت تنش در مدل آسیب گیسمو، تعیین گردید. در ادامه، از مدل آسیب پیشنهادی برای شبیه‌سازی آزمون‌های تجربی انجام‌گرفته در نرم‌افزار ال‌اس‌داینا استفاده شد. دقت نتایج عددی به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که می‌توان از روش ارائه‌شده در تحقیق حاضر برای بیان رفتار شکست فلزات دیگر در حالت‌های تنش مختلف استفاده کرد.

تازه های تحقیق

  • کالیبراسیون ضرایب ثابت مدل آسیب گیسمو برای ماده فلزی آلومینیوم 2024
  • پیش‌بینی دقیق‌تر رفتار ماده فلزی در حالت‌های تنش مختلف در برخوردهای شدید و تغییرشکل‌های پلاستیک بزرگ

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Parameters Calibration of GISSMO Damage Model to Predict the Plastic Behavior and Ductile Fracture of Aluminum 2024

نویسندگان [English]

  • Hamid Rokhy 1
  • Mojtaba Ziya-Shamami 2
  • Seyed Mohammad Vahab Mousavi 3
  • Tohid Mirzababaie Mostofi 4
1 M.Sc., Faculty of Electrical, Mechanical and Computer Engineering, University of Eyvanekey, Eyvanekey, Iran
2 Corresponding author: Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Imam Hossein University
3 Assistant Professor, Faculty of Engineering, Imam Hossein University, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Faculty of Electrical, Mechanical and Computer Engineering, University of Eyvanekey, Eyvanekey, Iran
چکیده [English]

Nowadays, damage models are widely used in order to simulate and predict the failure points of parts in production processes, as well as to examine the damage caused to complex parts during collision. The purpose of this research is to determine the constants of the material model and GISSMO damage model for aluminum 2024. For this purpose, the data of experimental tests conducted on six tested samples (standard tensile and uniaxial compression samples, notched samples and punch test) were used. Then, by estimating the value of the failure strain in each sample from the experimental data, the dependence of the failure plastic strain on the state of stress in the GISSMO damage model was determined. In the following, the proposed damage model was used to simulate the experimental tests performed in the LS-DYNA software. The accuracy of the obtained numerical results shows that the method presented in the present research can be used to express the fracture behavior of other metals in different stress states.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Numerical simulation
  • Plastic behavior
  • Ductile fracture
  • GISSMO damage model
  • Stress state


Smiley face

مراجع

[1] Cockcroft MG. Ductility and workability of metals. Journal of Metals. 1968;96:2444##.
[2] Gurson AL. Continuum theory of ductile rupture by void nucleation and growth: Part I—Yield criteria and flow rules for porous ductile media. Journal of Engineering Materials and Technology. 1977;99(1):2-15. DOI 10.1115/1.3443401##.
[3] Johnson GR, Cook WH. Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures. Engineering Fracture Mechanics. 1985;21(1):31-48. DOI 10.1016/0013-7944(85)90052-9##.
[4] Buyuk M. Development of a tabulated thermo-viscoplastic material model with regularized failure for dynamic ductile failure prediction of structures under impact loading. PhD Dissertation, The George Washington University, 2013##.
[5] Andrade FX, Feucht M, Haufe A, Neukamm F. An incremental stress state dependent damage model for ductile failure prediction. International Journal of Fracture. 2016;200:127-50. DOI 10.1007/s10704-016-0081-2##.
[6] Popławski A, Kędzierski P, Morka A. Identification of Armox 500T steel failure properties in the modeling of perforation problems. Materials & Design. 2020;190:108536. DOI 10.1016/j.matdes.2020.108536##.
[7] Xiao Y, Hu Y. An extended iterative identifcation method for the GISSMO model. Metals. 2019; 9(5):568. DOI 10.3390/met9050568##.
[8] Xiao Y, Hu Y. Numerical and experimental fracture study for 7003 aluminum alloy at different triaxialities. Metals and Materials International. 2021;27:2499-511. DOI 10.1007/s12540-020-00619-7##.
[9] Xiao Y, He Z. A continuum constitutive model for a 7003‑Aluminum alloy considering the stress state and strain rate efects. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Mechanical Engineering. 2023; 47:741-751. DOI 10.1007/s40997-022-00544-7##.
[10] Chen X, Chen G, Huang L. Validation of GISSMO model for fracture prediction of a third-generation advanced high-strength steel. SAE International Journal of Materials and Manufacturing. 2018; 11(4):293-302. DOI 10.4271/2018-01-0107##.
[11] Ge Y, Dong L, Song H, Gao L, Xiao R. On the Prediction of material fracture for thin-walled cast alloys using GISSMO. Metals. 2022; 12: 1850. DOI 10.3390/met12111850##.
[12] Zhu T, Ding H, Wang Ch, Liu Y, Xiao Sh,Yang G, Yang B. Parameters calibration of the GISSMO failure model for SUS301L-MT. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2023; 36:20. DOI 10.1186/s10033-023-00844-2##.
[13] Seidt JD. Plastic deformation and ductile fracture of 2024-T351 aluminum under various loading conditions. PhD Dissertation, The Ohio State University, 2010##.
[14] Mackenzie AC, Hancock JW, Brown DK. On the influence of state of stress on ductile failure initiation in high strength steels. Engineering Fracture Mechanics. 1977;9(1):167-168. DOI 10.1016/0013-7944(77)90062-5##.
[15] Haufe A, Neukamm F, Feucht M, DuBois P, Borvall T. Recent developments in damage and failure modeling with LS-DYNA. 2010; In; Nordic LS-DYNA Users Forum##.
[16] Rokhy H, Mostofi TM, Ozbakkaloglu T. Calibration of different constitutive material models for Vosges sandstone due to its application in rock-cutting processes. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2022;44(10):468. DOI 10.1007/s40430-022-03764-9##.
[17] Rokhy H, Mostofi TM. Tracking the explosion characteristics of the hydrogen-air mixture near a concrete barrier wall using CESE IBM FSI solver in LS-DYNA incorporating the reduced chemical kinetic model. International Journal of Impact Engineering. 2023;172:104401. DOI 10.1016/j.ijimpeng.2022.104401##.
مکانیک هوافضا

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 09 تیر 1403

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 08 اردیبهشت 1403
  • تاریخ بازنگری: 31 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 12 خرداد 1403
  • تاریخ انتشار: 09 تیر 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار