Finite element simulation of the clinching process of steel sheets and study on influence of anisotropy on the mechanical behavior of joint

محورهای موضوعی : فصلنامه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک

محمدرضا درّی ¹ , محسن لوح موسوی ² , سعید صابری ³

1 - کارشناس ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر
2 - استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد
3 - استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحدنجف آباد

تاریخ دریافت : 1394/07/05 تاریخ پذیرش : 1394/07/05 تاریخ انتشار : 1392/04/01

کلید واژه:

چکیده مقاله :

This article describes a numerical study on the TOX-clinching process of the steel sheets. In addition, the influence of plastic anisotropy of the material on joining parameters is analyzed by evolution of the joint parameters such as undercut and neck thickness and punch force-displacement curve. Finite element analysis with ABAQUS/CAE-Explicit program is used to simulate two dimensional and three dimensional model of clinching process based on the above objectives. This work mainly represents the comparison between experimental and the simulation results with respect to process which gives the validation of the simulation results.Three-dimentional simulation of clinching process is used to study the effect of anisotropy. Results indicate that the clinching punch force-displacement curve for connection of anisotropic sheets is higher than that for isotropic sheets. In addition, results indicate that neck thickness increases with the effect of plastic anisotropy and the undercut decreases with it.

چکیده انگلیسی:

این مقاله، به مطالعه­ی عددی فرآیند کلینچینگ نوع تاکس روی نوعی ورق فولادی می­پردازد و تأثیر ناهمسانگردی ماده را بر رفتار هندسی و مکانیکی اتّصال با ارزیابی پارامترهای اتّصال همچون آندرکات، ضخامت ناحیه­ی گردن و منحنی نیروی سنبه نسبت به جابجایی آن بررسی می­کند. روش اجزای محدود به­کمک نرم­افزار آباکوس به­منظور شبیه­سازی دو­بعدی و سه­بعدی فرآیند کلینچینگ در راستای اهداف نامبرده به کار گرفته خواهد شد. این مقاله به طور اساسی به بیان مقایسه­ مابین نتایج آزمایشگاهی و نتایج بدست­آمده از شبیه­سازی پرداخته که موجب اعتباربخشی به نتایج شبیه­سازی می­شود. به­منظور مطالعه­ی تأثیر ناهمسانگردی، شبیه­سازی سه­بعدی فرآیند کلینچینگ به کار گرفته شده است. نتایج حاکی از افزایش نیروی سنبه - جابجایی برای اتّصال ورق ناهمسانگرد نسبت به ورق همسانگرد است. علاوه بر این، نتایج تحقیق نشان دهنده آن است که ضخامت ناحیه گردن در فرآیند کلینچینگ در اثر ناهمسانگردی ورق افزایش و به­عکس، پارامتر هندسی آندرکات کاهش می‌یابد

منابع و مأخذ:

[1] Mizanur R., Experiment and Numerical Simulation of TOX Clinching Process for galvanized thin steel sheets using ABAQUS Program, Institute of Materials Science, Welding and Forming, Graz University of Technology, Graz, Austria, 2007

[2] Saberi S., Enzinger N., Vallant R., Cerjak, H., Hinterdorfer,J., Rauch R., Influence of plastic anisotropy on the mechanical behavior of clinched joint of different coated thin steel sheets, International journal of material forming, volume1, supplement1, 2008, pp. 273–276

[3]Akbarzadeh-paydar O., Analyse der Verbindungsfestigkeit von Clinchpunkten für beschichtete Stahlfeinbleche unter quasistatischer Belastung mittels experimentellen Untersuchungen und FE-Simulation, Institute of Materials Science, Welding and Forming, Graz University of Technology, Graz, Austria, 2007

[4] Varis J., Lepisto J., A simple testing-based procedure and simulation of the clinching process using finite element analysis for establishing clinching parameters, Thin-Walled Structures, Vol. 41, 2003, pp. 691–709

[5] Carboni M., Beratta S., Monno M., Fatigue behavior of tensile-shear loaded clinched joints, Engineering Fracture Mechanics, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 73, 2006, pp. 178–190

[6] جانسون، و.، ملور، پ.، ترجمه ابری­نیا، ک.، پلاستیسیته مهندسی، انتشارات یامهدی (عج)، تهران، گروه صنایع یامهدی (عج)، 1378،122-120

[7] Banabic D., Plastic behavior of sheet metal, sheet metal forming process, Springer, 2010, pp. 27-140

[8] ABAQUS Inc. (2009). ABAQUS User's Manual, Version 6.9.