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Fakultät Maschinenbau

Auswirkung der Anisotropie auf die Formbarkeit

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in
  • Profil- und Blechumformung
  • Umformtechnische Grundlagenforschung
© IUL
Unterschiedliche Auswirkungen der normalen Anisotropie auf zwei anisotrope Ergiebigkeitsfunktionen, Hill 1948 und 1979. Bildquelle: A. Graf and W. F. Hosford, Metall. Trans. A, 1990
Der Einfluss der Anisotropie auf die Formbarkeit wird durch experimentelle Validierung analytischer und numerischer Modelle untersucht.

Förderer und Kontakt

Finanzierung  
Projektnummer  
Projektpartner   Dr. Yong Hou, Prof. Dr. Yannis Korkolis
Ansprechpartner Monica Trask M.Sc.
Status Laufend

Projektbeschreibung:

Es ist seit langem bekannt, dass die Anisotropie eines Materials eine Rolle bei seiner Formbarkeit spielt. Ursprünglich wurde beim Tiefziehen von zylindrischen Bechern beobachtet, dass eine hohe normale Anisotropie (r-Wert) zu verbesserten Grenztiefziehverhältnissen (LDR) führte und eine geringe planare Anisotropie (∆r) die Auswirkungen von Ohrbildung reduzierte. Darüber hinaus untersuchten Lankford et al. die Auswirkungen der Anisotropie auf asymmetrische Kotflügelziehvorgänge, wobei festgestellt wurde, dass eine Reihe von r-Werten in Verbindung mit charakteristischen magnetischen Anisotropiekurven im Vergleich zu Materialien mit ähnlichen Zugfestigkeitseigenschaften vorhersehbar zu einer guten Pressleistung führen.

Obwohl das Phänomen seit Jahren beobachtet wird, ist es nicht genau definiert oder analytisch erfasst, da viele Untersuchungen gezeigt haben, dass theoretische FLCs gegenüber vielen Materialkonstitutionsmodellen empfindlich sind (siehe Abbildung unten).

Darüber hinaus gibt es erhebliche Herausforderungen bei der experimentellen Demonstration des Phänomens, da es komplex ist, die anisotropen Eigenschaften zu variieren und gleichzeitig alle anderen Materialparameter gleich zu halten.

Daher ist es notwendig, das Problem mit einem sorgfältigen experimentell-analytisch-numerischen Ansatz zu untersuchen. Durch die Validierung der experimentellen Ergebnisse können analytische Modelle in die FEA implementiert und zur Untersuchung der Auswirkungen von r und ∆r auf die Formbarkeit verwendet werden.

Veröffentlichungen:

Banabic, D, et al. 2010. Advances in Anisotropy and Formability. International Journal of Material Forming, vol. 3, no. 3, pp. 165–89, https://doi.org/10.1007/s12289-010-0992-9.

Barlat, F. 1989. Forming Limit Diagrams - Predictions Based on Some Microstructural Aspects of Materials. The Minerals, Metals and Materials Society

Chan, K. S. 1985. Effects of Plastic Anisotropy and Yield Surface Shape on Sheet Metal Stretchability. Metallurgical Transactions A, vol. 16, no. 4, pp. 629–39, https://doi.org/10.1007/BF02814237.

Ghosh, A. K., and Hecker S. S., 1974. Stretching Limits in Sheet Metals: In-Plane versus out-of-Plane Deformation. Metallurgical Transactions, vol. 5, no. 10, pp. 2161–64, https://doi.org/10.1007/BF02643929.

Graf, A., and Hosford W.F., 1990. Calculations of Forming Limit Diagrams.Metallurgical Transactions A, vol. 21, no. 1, pp. 87–94, https://doi.org/10.1007/BF02656427.

Hill, R., 1924. A Theory of the Yielding and Plastic Flow of Anisotropic Metals. Amer. J. Math, vol. 67, https://royalsocietypublishing.org/.

Hosford, W. F., 1996. On the Crystallographic Basis of Yield Criteria.Textures and Microstructures, vol. 26, no. C, , pp. 479–93, https://doi.org/10.1155/tsm.26-27.479.

Keeler, S. P., 1961.Plastic Instability and Fracture in Sheets. ASM Trans, vol. 56, pp. 25–48, http://hdl.handle.net/1721.1/120282.

Kohara, S., 1993. Forming-Limit Curves of Aluminum and Aluminum Alloy Sheets and Effects of Strain Path on the Curves. Journal of Materials Processing Tech., vol. 38, no. 4, pp. 723–35, https://doi.org/10.1016/0924-0136(93)90046-9.

Lankford, W. T., et al. 1950. New Criteria for Predicting the Press Performance of Deep Drawing Sheets. Transactions of the American Society for Metals, vol. XLII, pp. 1197–232.

Marciniak, Z, et al., 1973. Influence of the Plastic Properties of a Material on the Forming Limit Diagram for Sheet Metal in Tension. International Journal of Mechanical Sciences, vol. 15, no. 10, pp. 789–800, https://doi.org/10.1016/0020-7403(73)90068-4.

Naziri, H., and R. Pearce., 1968. The Effect of Plastic Anisotropy on Flange-Wrinkling Behaviour during Sheet Metal Forming. International Journal of Mechanical Sciences, vol. 10, pp. 681–94.

Sowerby, R., and J. L. Duncan., 1971. Failure in Sheet Metal in Biaxial Tension. International Journal of Mechanical Sciences, vol. 13, no. 3, pp. 217–29, https://doi.org/10.1016/0020-7403(71)90004-X.

Tian, H., et al. 2017. Earing in Cup-Drawing of Anisotropic Al-6022-T4 Sheets. International Journal of Material Forming, vol. 10, no. 3, pp. 329–43, https://doi.org/10.1007/s12289-016-1282-y.