DP ve TRIP yüksek mukavemetli çelikler için sonlu elemanlar tabanlı şekillendirilebilirlik tahmininin değerlendirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, çift fazlı DP600 ve TRIP600 çeliklerinin şekillendirilebilirlikleri, sonlu elemanlar analizleri üzerinde yapılan hassasiyet çalışması ile incelenmiştir. Şekillendirilebilirlik sınır eğrisinin diyagramın her iki tarafında da elde edilmesini sağlayan düzlem dışı gerinim testlerinden Nakajima testinin sonlu elemanlar analizi, iki farklı yüksek mukavemetli çelik için simüle edilmiştir. ASTM 2218-02 standartlarına göre boyutlandırılan her bir numunede, sonlu elemanlar analiziyle yırtılma yüksekliği ve yırtılma davranışı elde edilmiştir. Bu test üzerindeki hassasiyet çalışması, iki farklı malzeme modeli ve üç farklı sınır eğrisi üzerinden gerçekleştirilmiştir. Böylece sac metalin maruz kalabileceği her bir gerinim durumundaki etkileri incelenebilmiştir. Çalışma kapsamında seçilen malzeme modelleri Hill48 ve Barlat89'dur. Her iki malzeme modeline göre numunelerin gerinim yolları, yırtılma davranışları ve yırtılma yükseklikleri elde edilmiştir. Sonlu elemanlar analizinde, farklı gerinim durumlarını temsil eden numunelerin bir diğer hassasiyet çalışması şekillendirme sınır eğrileri üzerinden gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, DP600 ve TRIP600 çeliklerine ait deneysel sınır eğrisi, Ls-Dyna sonlu elemanlar programında tanımlı Keeler (Ls-Dyna) sınır eğrisi ve orijinal Keeler-Brazier eğrisi kullanılmıştır. Sonlu elemanlar programında tanımlı Keeler sınır eğrisi ile orijinal Keeler-Brazier eğrisinin farkı belirtilmiş, sınır eğrilerinin malzemenin şekillendirilebilirliğine ve sonlu elemanlar analizinin tahmin performanslarına etkisi incelenmiştir. Nakajima testinin sonlu elemanlar analizi gerçekleştirildikten sonra, kare kutu çekme testinde yırtılmanın görüldüğü ve yüksekliğinin ölçüldüğü köşe radyüsü ile aynı gerinim yolu üzerinden Nakajima test numunesi ile bir korelasyon kurulmuştur. Hassasiyet analizi yapılan malzeme modellerinin ve sınır eğrilerinin tahmin performansı, kare kutu çekme testinin sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiş, deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Araştırmada elde edilen sonuçlarda, malzeme modellerinin ve şekillendirilebilirlik sınır eğrilerinin, sonlu elemanlar analizinin hassasiyeti üzerinde önemli bir etkisi olduğu gösterilmiştir.

In this study, the formability of the dual-phase DP600 and TRIP600 steels were investigated by a sensitivity study based on the finite element analysis. Finite element analysis of Nakajima test were simulated according to ASTM 2218-02 standard for both steels aforementioned above. The sensitivity study on this test was performed on two different material models and three different forming limit curves. Thus, the effects of different strain state can be observed. In this study, we chose two different materials models which are Hill48 and Barlat89. The effects of material models on strain path, fracture behaviour and failure height were investigated in all Nakajima samples. Other sensivity study was performed by using 3 different forming limit curves: experimental forming limit curves belong to materials DP600 and TRIP600, Keeler (Ls-Dyna) forming limit curve which is defined in Ls-Dyna for user friendly utilization, and the last one is original Keeler-Brazier equation. By comparing this limit curves, we also clarified the difference between Keeler (Ls-Dyna) and Keeler-Brazier equation and revealed the effect of forming limit curves on finite element prediction performance. After this stage, a correlation was established between Nakajima test sample and square cup drawing test. We evaluated the prediction performance of finite element technique with different forming limit curves and models in square cup radius, where is counted as a failure height in this test, shares the same strain state with one of the Nakajima samples. According to the findings obtained in this research, it has been shown that material models and forming limit curves have a significant effect on the precision of the analysis of the finite element prediction performance.