Background. In today's industry, sheet metal forming is widely used for manufacturing products. Knowledge about the behaviour of sheet metal is crucial to avoid phenomena that negatively impact the manufactured components. Extensive research has been conducted to capture aspects of this behaviour, such as plastic anisotropy and strain hardening. Mathematical models have been proposed to describe these phenomena, typically requiring material-specific constants for improved accuracy. These models are important as they are leveraged in finite element simulations which are essential for the sheet metal industry. However, conventional methods for identifying these constants often require multiple tests and time-consuming calibration. Aim and Objectives. The aim of this thesis is to improve the efficiency of the material identification procedure of anisotropy and hardening by using a novel test specimen. To achieve the aim, the objectives include designing a test specimen, proposing an identification methodology and to compare the efficiency with existing identification techniques. Method. Two studies were conducted, a numerical study and an experimental study. In the experimental study, experimental data was used as target data in the optimization, while the numerical study utilized data from a finite element simulation with reference parameters as target data. A novel specimen geometry was designed by combining one plane-strain and two shear test specimens to cover multiple strain states. The inverse identification technique finite element model updating method was chosen for both studies. Additionally, the plastic anisotropy was modelled by using the YLD2000-2D yield function and the strain hardening was modelled by using Swift's hardening law. Result and Discussion. The identified parameters in the numerical study show discrepancies, but the identification errors are comparable to similar studies. During the verification, the identified parameters were mostly able to capture the reference behaviour. In the experimental study, the identified parameters showed significant deviations during the verification which may stem from factors such as geometric deviations, noise in data and phenomena such as twisting and bending in the physical test not being captured by the simulation models. Conclusions. The efficiency of determining the anisotropy parameters and the hardening parameters was improved when utilizing the proposed methodology and test specimen. The proposed methodology requires one less experimental test compared to the conventional identification method and does not require further calibration to determine both the anisotropy and hardening parameters compared to related studies. / Bakgrund. I dagens industri så är plåtformning använd i stor utsträckning för att tillverka produkter. Kunskap om beteendet av plåt är väsentligt för att undvika fenomen som negativt påverkar de tillverkade komponenterna. Omfattande forskning har utförts för att fånga olika aspekter av detta beteende, som plastisk anisotropi och deformationshärdning. Matematiska modeller har blivit föreslagna för att beskriva dessa fenomen, som typiskt kräver material-specifika konstanter för förbättrad noggrannhet. Dessa modeller är viktiga eftersom de är använda i finita element simulationer som är väsentliga för plåtformningsindustrin. Dock så behöver konventionella metoder för att identifiera dessa konstanter ofta flera tester och tidskonsumerande kalibrering. Syfte och Målen. Syftet med detta examensarbete är att förbättra effektiviteten för materialidentifieringsproceduren för anisotropi och härdning genom att använda en ny testbit. För att uppnå syftet så inkluderar målen att konstruera en testbit, föreslå en identifieringsmetodik och att jämföra effektiviteten med existerande identifieringstekniker. Metod. Två studier var utförda, en numerisk studie och en experimentell studie. I den experimentella studien så användes experimentell data som måldata i optimeringen, medan den numeriska studien använde data från en finita element simulation med referensparametrar som måldata. En ny testbit var konstruerad genom att kombinera en plan-töjning och två skjuvnings-testbitar för att täcka flera töjningstillstånd. Invers-identifieringstekniken finita-element-modell-uppdatterings metoden val-des för båda studierna. Den plastiska anisotropin var modellerad genom användning av YLD2000-2D flytfunktionen och deformationshärdningen var modellerad genom Swifts härdningslag. Resultat och Diskussion. De identifierade parametrarna i numeriska studien visar skiljaktigheter, men identifieringsfelen är jämförbara med liknande studier. Under verifieringen så kunde de identifierade parametrarna mestadels fånga referensbeteendet. I den experimentella studien så visades signifikanta avvikelser under verifieringen, som kan bero på faktorer som geometriska avvikelser, brus i datan och att fenomen som vridning och böjning i det fysiska testet inte kunde fångas av simulationsmodellerna. Slutsatser. Effektiviteten för bestämningen av anisotropi parametrarna och härdnings parametrarna var förbättrad genom att använda den föreslagna metodiken och testbiten. Den föreslagna metodiken behöver ett färre experimentellt test jämfört med den konventionella identifieringsmetoden och behöver inte vidare kalibrering för att bestämma både anisotropi och härdningsparametrarna, jämfört med relaterade studier.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:bth-26453 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Lim, Jan Rassel, Nilsson, Oliver |
| Publisher | Blekinge Tekniska Högskola, Institutionen för maskinteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.002 seconds