Design of Thin-Walled Single-Curvature Parts for Use in Lightweight Structures

封面

如何引用文章

全文:

详细

The aim of the study - the purpose of the study was to find the minimum (critical) curvature of sheet material, to which it can be bent without fracture (formation of longitudinal cracks) and which is determined by the combined «play» of two deformational parameters: thinning, responsible for cross-section weakening, and strain hardening of the material, characterized by the intensity of deformations. The existing sheet bending pattern is analyzed with regard to the kinematics of deformational changes in the initial radii of the part due to the continuity of compressive (radial) and tensile (tangential) deformations. Assuming the Bernoulli’s hypothesis in sheet bending conditions, a mathematical model has been developed for estimating the deformational and geometric (thinning) parameters during the formation of a torus surface of various curvatures. The level of radial stresses has been identified taking into account strain hardening and thinning of the bent material, which lead to the exhaustion of its load-bearing capacity (fracture), where the plasticity criterion is the mechanical properties of a particular material obtained in tensile tests (yield and strength limits, relative elongation), approximated by a power law. The obtained results can be applied in the design of lightweight power structures; in modeling the stressstrain state of metal when developing technological processes of sheet stamping (bending) for calculating the magnitude of thinning, assessing the level of radial stresses in metal bending along the end edge of a pressing punch, as well as when designing bending equipment.

作者简介

Yury Morozov

Bauman Moscow State Technical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: akafest@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9229-7398
SPIN 代码: 3189-5426

PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Materials Processing Technologies (MT-13)

Moscow, Russia

Boris Belelyubskiy

Moscow Polytechnic University

Email: alib@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1702-707X
SPIN 代码: 2007-1003

PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Metallurgy

Moscow, Russia

参考

  1. Vlasov S.V., Yelatontsev N.A. Balans napryazheniy i deformatsiy pri kholodnoy gibke listovoy sudostroitel’noy stali. FEFU: School of Engineering Bulletin. 2021;(1):36–48. (In Russ.) http://www.doi.org/10.24866/2227-6858/2021-1-4
  2. Dang X., He K., Zhang F., Du R. A new flexible sheet metal forming method of incremental bending. Procedia Manufacturing. 2018;15:1298–1305. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.07.355
  3. Morozov Yu.A. Development of the configuration of bent profiles in the design of translucent structures. Informatics and technologies. Information technologies in industry and informatics. Proceedings of the conference. Moscow, April 12–13, 2018. Moscow: RTU MIREA Publ.; 2018;2:733–737. (In Russ.) EDN: YWQWPB
  4. Morozov Yu.A. Investigation of the deformed state of the material in the production of bent profiles. Informatics and technologies. Information technologies in industry and informatics. Proceedings of the conference. Moscow, April 11–12, 2019. Moscow: RTU MIREA Publ.; 2019;2:288–295. (In Russ.) EDN: IFOSTI
  5. Ahn K. Plastic bending of sheet metal with tension/compression asymmetry. International Journal of Solids and Structures. 2020;204–205:65–80. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2020.05.022
  6. Barnwal V.K., Lee S.-L., Jisik Choi, Kim J.-H., Barlat F. Fracture assessment in dual phase and transformationinduced plasticity steels during 3-point bending. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2020;110:102834. https:// doi.org/10.1016/j.tafmec.2020.102834
  7. Zadpoor A.A., Campoli G., Sinke J., Benedictus R. Fracture in bending — The straining limits of monolithic sheets and machined tailor-made blanks. Materials & Design. 2011;32(3):1229–1241. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.10.005
  8. Yoshida M., Yoshida F., Konishi H., Fukumoto K. Fracture limits of sheet metals under stretch bending. International Journal of Mechanical Sciences. 2005;47(12):1885–1896. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2005.07.006.
  9. Romanovskiy V.P. Handbook of Cold Forming. Moscow. Leningrad: Mashinostroyeniye. Publ.; 1979. (In Russ.)
  10. Li F.F., Zhu J., Zhang W., Fang G. Investigation on the inhomogeneous deformation of magnesium alloy during bending using an advanced plasticity model. Journal of Materials Research and Technology. 2023;25:5064–5075. https:// doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.06.264
  11. Li S., He J., Gu B., Zeng D., Xia Z.C., Zhao Y., Lin Z. Anisotropic fracture of advanced high strength steel sheets: Experiment and theory. International Journal of Plasticity. 2018;103:95–118. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2018.01.003
  12. Soyarslan C., Malekipour Gharbi M., Tekkaya A.E. A combined experimental-numerical investigation of ductile fracture in bending of a class of ferritic-martensitic steel. International Journal of Solids and Structures. 2012;49(13): 1608–1626. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2012.03.009
  13. Stoughton T.B., Yoon J.W. A new approach for failure criterion for sheet metals. International Journal of Plasticity. 2011;27(3):440–459. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2010.07.004
  14. Levy B.S., Van Tyne C.J. Predicting breakage on a die radius with a straight bend axis during sheet forming. Journal of Materials Processing Technology. 2009;209(4):2038–2046. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2008.04.053
  15. Bate K., Vilson E. Numerical methods in finite element analysis. Prentice-Hall Publ.; 1976. Available from: https://sciarium.com/file/268214/ (accessed: 02.03.2024).
  16. Zenkevich O.K. The finite element method in engineering. Moscow: Mir Publ.; 1975. (In Russ.) Available from: https://djvu.online/file/DtUw9BqXrtZCc (accessed: 02.03.2024).
  17. Lukashkin N.D., Kokhan L.S., Punin V.I., Morozov Yu.A. Bending of profiles on presses and mills. Moscow: MGVMI Publ.; 2005. (In Russ.)
  18. Kokhan L.S., Roberov I.G., Morozov Yu.A. Investigation into kinematic parameters during bending the sheet materials. Tekhnologiya metallov. 2008;(10):11–13. (In Russ.) EDN: IVMCXK
  19. Morozov Yu.А. The study of marginal deformations of the leaf extracts with regard to plastic thinning and destruction of the material. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2019;15(5):353–359. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-5-353-359
  20. Arzamasov B.N., Solovyova T.V., Gerasimov S.A. Handbook of Structural Materials. Moscow: MSTU named after N.E. Bauman Publ.; 2005. (In Russ.)
  21. Tret’yakov A.V., Zyuzin V.I. Mechanical properties of metals and alloys during pressure treatment. Directory. Moscow: Metallurgiya Publ.; 1973. (In Russ.)
  22. Isachenkov E.I. Contact friction and lubrication in metal forming. Moscow: Mashinostroyeniye Publ.; 1978. (In Russ.)

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».