Akma Kriterlerinin Malzeme Plastik Davranış TahminHassasiyetlerinin Mekanik Testler ile İncelenmesi ve Doğrulanması

Abstract

Sac metaller ağırlık/dayanım oranı avantajlarından dolayı özellikle otomotiv endüstrisinde yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Sac metaller haddeleme yöntemi ile üretildiklerinden genellikle anizotropik davranışa sahiptirler. Otomotiv sektörü gibi seri üretim gerçekleştiren sektörlerde parça basım adedi çok yüksek olduğundan ve karmaşık formlu ürünler elde edildiğinde kalıp maliyetleri de bu durumlara paralel olarak yüksektir. Bu nedenle deneme-yanılma yöntemi bu sektörde zaman ve maliyet açısından tercih edilmemektedir. Bunun yerine tasarım aşamasında sonlu elemanlar analizleri kullanılmaktadır. Sonlu elemanlar analizlerinin tahmin performansları genellikle sonlu elemanlar hesaplama parametrelerine (eleman boyutu, integrasyon nokta sayısı, kullanılan akma kriteri vb.) bağlıdır. Bu parametreler arasından malzemenin plastik davranışını modelleyen akma kriterleri en baskın etkiye sahiptir. Bu nedenle sonlu elemanlar analizlerinde kullanılan akma kriterlerinin doğru tercih edilmesi ve mekanik özelliklerin hassas olarak elde edilmesi oldukça önemlidir. Proje çalışması kapsamında otomotiv sektöründe kullanılan gelişmiş yüksek mukavemetli çelikler ve yüksek anizotropik davranışa sahip olan alüminyum alaşımları için farklı akma kriterlerinin tahmin performanslarının değerlendirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaç doğrultusunda beş farklı akma kriterinin (von Mises, Hill-48, Hill-93, Barlat-89 ve Hu-2003) 5000 serisi alüminyum alaşımı ve Fortiform1050 çeliği için plastik davranışı tahmin hassasiyetleri karşılaştırılmıştır. Akma kriterlerinin tahminleri genişlik ekstansometreli tek eksenli çekme deneyleri ve hidrolik şişirme testleri ile doğrulanmıştır. Doğrulamalar hem akma yüzeyleri hem de anizotropik davranış tahminleri şeklinde gerçekleştirilmiş böylelikle hem akmanın başlangıç tahmini hem de başlangıç akma gerilmesinin gelişimi (pekleşme) değerlendirilmiştir. Aynı zamanda tüm akma kriterleri yazılan bir algoritma ile programlanmış ve pratik kullanıma sunulmuştur. Proje sonucunda hem pratik kullanım sağlayan bir program elde edilmiş hem de malzeme ve akma kriterleri açısından bir veritabanı oluşturulmuştur.Sheet metals have a wide usage area especially in automotive industry due to their weight/strength ratios. Sheet metals involves an anisotropic behavior since production of sheet metals are realised by rolling process. Die tools have a high manufacturing cost due to complexity of product geometry and high number of stamping parts. For this reason trial and error methods are not preferred in automotive industy. Generally finite element analyses are used in design stage of die tools. Prediction performance of finite element analyses are generally depends on finite element calculation parameters (element size, number of integration points, yield criteria ext.). Yield criteria have the most dominate effect on finite element analyses prediction accuracy. For this reason, selection of yield criteria and obtaining accurate mechanical properties becomes very important. In this project, evaluation of different yield critea prediction performance will be performed for advanced high strength steels, and aluminum alloys. For this purpose, modeling of plastic behavior performances of five different yield criteria (von Mises, Hill-48, Hill-93, Barlat-89, and Hu-2003) was compared for 5000 series aluminum alloy and Fortiform1050 steel materials. Verification of yield criteria prediction performances were performed by uniaxial tensile tests with width extensometer, and bulge tests. Verifications were presented by yield locus and anisotropic behavior performances of yield criteria so evaluation of yield and hardening behaviors was presented. All criteria in this project were coded by an algorithm so industry can use these criteria practically. In addition, as a result of presented project, a wide material database was obtained so automotive industry can identify accurate yield criterion for finite element analyses fastly and practically.