Comparación de los modelos de diagrama límite de conformado (FLD) para chapas de acero de calidad de embutición (DQ)

Comparación de los modelos de diagrama límite de conformado (FLD) para chapas de acero de calidad de embutición (DQ)

En este trabajo se ha llevado a cabo una investigación comparativa de tres modelos matemáticos (modelo Marciniak - Kuczynski, modelo Hill - Swift y modelo Sing - Rao), así como de un modelo empírico propuesto por el North American Deep Drawing Research Group (NADDRG). El criterio de fluencia (1993), propuesto recientemente por Hill, se utiliza para el cálculo de las deformaciones límite en relación con la condición de inestabilidad de Swift para el necking difuso y con el análisis de Marciniak - Kuczynski. El objetivo de esta investigación es considerar estos diferentes enfoques para predecir el FLD. Se han obtenido resultados experimentales para diferentes chapas de acero con bajo contenido en carbono de calidad de embutición - FeP06 G y ZStE 220P, así como acero refosforado y microaleado. Se ha comparado qué modelo teórico que muestra una buena correlación con el experimento es adecuado para los materiales mencionados anteriormente.

INTRODUCCIÓN

El concepto de diagramas de límite de formación (FLD) fue introducido por Keeler (1964) y Goodwin (1968) y representa el primer criterio de seguridad para las operaciones de embutición profunda. Marciniak y Kuezynski (M-K) han propuesto un modelo matemático para la determinación teórica de FLD que supone una hoja de metal infinita que contiene una región de imperfección local donde se desarrolla y se localiza un flujo plástico heterogéneo.

La implementación de diferentes criterios de rendimiento en el modelo M-K ha sido investigada por varios autores [1 - 4]. Debido a la complejidad de la determinación experimental de la FLD, se han establecido una serie de modelos teóricos de cálculo sobre la base de los criterios de inestabilidad clásicos o modificados de Swift y Hill [5 - 8]. En los últimos años, el conocimiento y los principios de la mecánica del daño, la mecánica plástica de los materiales porosos y la ciencia de los materiales microscópicos combinados con el método de elementos finitos (FEM) también se han introducido en las predicciones teóricas del FLD [9 - 11]. Estos resultados han enriquecido y mejorado significativamente la comprensión y aplicación de la FLD.

Sin embargo, hasta ahora no ha habido ningún modelo general que se pueda aplicar para varias láminas de acero y, además, los cálculos aún demasiado complejos para predecir el FLD limitarán su uso en aplicaciones prácticas.

Esta investigación se realizó para una mejor comprensión del comportamiento de conformado de láminas de acero seleccionadas mediante la determinación experimental y predicación teórica de la FLD.

MODELOS TEÓRICOS

El modelo de Marciniak-Kuzynski

El modelo M-K asume que la localización de la deformación aparece en la región de una falta de homogeneidad geométrica o del material.