Inverse calibration에 기반한 Mg AZ31 합금의 Characterization과 Cup drawing 해석에 응용

Abstract

본 연구에서는 마그네슘합금 AZ31 판재의 온간 성형해석에 필요한 경화곡선을 Inverse calibration을 통해 구하였다. 각 온도 별 일축인장 실험을 grip speed를 다르게 하여 수행하였고 이를 통해 구한 공칭응력-변형률 곡선(engineering stress-strain curve)을 Inverse calibration하여 온도 및 변형률 속도 별 경화 곡선을 얻었다. Swift type과 Voce type 경화 곡선을 모두 고려한 Combined type 경화 함수를 사용하여 균일연신 구간의 경화 거동을 구현하였으며, 불균일 연신 구간에 대해서는 Avrami type softening 함수를 Combined type 경화 함수에 적용하여 임계 연신률 이후에 발생하는 동적 재결정으로 인한 연화(softening)를 구현할 수 있도록 하였다. Inverse calibration을 통해 구한 마그네슘합금 AZ31 판재의 온도 및 변형률 속도 별 경화 곡선을 이용하여 Cup drawing 시험에 대한 전산모사 해석을 수행하였으며, 실험 결과와 비교를 통해 정확성을 검증하였다.

In this research, mechanical properties of magnesium alloy AZ31 sheets were inversely characterized by performing numerical simulations and experiments for the simple test. In this approach, simple tension tests were performed with specifically designed specimens for various temperatures and grip-speeds. Then numerical simulations were performed to determine the temperature dependent and strain-rate sensitive hardening curves of the magnesium alloy AZ31 sheets utilizing the inverse calibration method. In order to fit the characterized hardening curves, the combined type hardening equation was applied for the hardening curves in the uniform deformation range, while the Avrami type softening function was utilized to account for the softening behavior beyond the uniform deformation limit. For the validation purpose, cup drawing simulations were performed with the characterized hardening curves of the magnesium alloy AZ31 sheets and compared with experiments. Simulated necking behavior, thickness distributions, punch load-displacement curves and temperature histories verified the characterized hardening curves by showing reasonably good agreements with experiments.