Application of inverse analysis for a determination of material rheological constants basing on forming tests of circular membranes

Abstract

The paper is devoted to a problem of determining rheological characteristics of materials from the results of experiments on free forming of sheet blanks to a cylindrical matrix. This information on the material behavior is used in the design of gas forming processes for the production of parts for aerospace industry. In computer simulations of the regimes for such technologies one should adequately describe the material properties. A disadvantage of the classical experimental method of tensile testing of plate specimens is that the information taken from these tests is related to metal forming in the conditions of uniaxial tension that is not typical for gas forming processes. Experimental method of forming circular membranes considered here allows one to study the behavior of a material in the conditions of biaxial tension. Interpretation of the results is proposed to carry out by an inverse analysis utilizing a special semianalytical model for the solution of the direct task. The key point of this semianalytical model is a dependence of the blank thickness at the dome pole on the dome height, which accounts for the strain rate sensitivity coefficient. This approach was applied for the processing of experimental results obtained by free forming of industrial aluminum alloys. Material characteristics obtained were compared to charecteristics determined by other methods for the same set of experimental data available in the literature. To estimate the efficiency of the method proposed, the characteristics obtained were verified by finite element simulations the results which were in good agreement with experimental data.Keywords: inverse analysis, mathematical simulation, free bulging, rheological characteristics, aluminum alloys.Применение обратного анализа для определения реологических констант материалов по результатам тестовых формовок круглых мембран Захарьев И.Ю. † , Аксенов С.А., Логашина И.В.Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, 101000, Москва, Россия Работа посвящена проблеме определения реологических характеристик материалов по результатам тестовых фор-мовок листовой заготовки в цилиндрическую матрицу. Данная информация о материале используется при проек-тировании процессов газовой формовки изделий аэрокосмической отрасли. Реализация таких процессов требует соблюдения оптимальных технологических режимов, при расчетах которых необходимо адекватно описывать свой-ства материала, находящегося в состоянии пластического течения. Недостатком классической экспериментальной методики по растяжению плоских образцов является то, что полученная информация описывает формоизменение материала в условиях одноосного растяжения, нехарактерных для процессов газовой формовки. Рассматриваемая в работе экспериментальная методика по формовке круглых мембран позволяет исследовать поведение материа-ла в условиях двухосного растяжения. Интерпретацию результатов тестов предлагается осуществлять посредством обратного анализа с использованием при решении прямой задачи специальной пол...