ตั้งค่าโมเดลวัสดุ Yoshida-Uemori ใน JSTAMP จากข้อมูลการทดสอบแรงดึง

เหล็ก SPC270 หนา 0.9 mm: ถังน้ำมันมอเตอร์ไซค์ที่ขึ้นรูปด้วย sheet hydroforming

73.13% → 82.3%ส่วนของชิ้นงานที่ความสูงผิวคลาดเคลื่อนจากการทดลองไม่เกิน 1 mm: โมเดล isotropic ที่ดีที่สุด เทียบกับโมเดล combined isotropic-kinematic ที่ดีที่สุด

แรงดึง RDข้อมูลทดสอบที่ใช้หาพารามิเตอร์ Yoshida-Uemori แทนการทดสอบแรงดึง-อัด

SPC270 · 0.9 mmแผ่นเหล็กกล้าละมุนที่ขึ้นรูปเป็นถังน้ำมันมอเตอร์ไซค์ด้วย sheet hydroforming

ชิ้นงาน: ถังน้ำมันมอเตอร์ไซค์ (sheet hydroforming)
วัสดุ: เหล็ก SPC270 หนา 0.9 mm
ซอฟต์แวร์: JSTAMP
โจทย์: หาพารามิเตอร์ของโมเดล Yoshida-Uemori
การตรวจสอบ: ข้อมูลทดสอบแรงดึง-อัด และชิ้นงานที่ขึ้นรูปจริง

สรุป

การทำนายรูปทรงชิ้นงานให้แม่นขึ้นกับโมเดลวัสดุที่รวม Bauschinger effect ซึ่งต้องใช้ข้อมูลการทดสอบแบบวนรอบ งานวิจัยนี้แสดงว่าพารามิเตอร์ Yoshida-Uemori (YU) ของเหล็ก SPC270 หาได้จากการทดสอบแรงดึงทิศทางรีด (RD) ด้วยซอฟต์แวร์ MatPara และเส้นโค้งวนรอบที่ได้สอดคล้องกับข้อมูลการทดสอบแรงดึง-อัดจริง เมื่อนำไปใช้ใน JSTAMP จำลองถังน้ำมันมอเตอร์ไซค์ที่ขึ้นรูปด้วยไฮโดรฟอร์มมิง โมเดล combined isotropic-kinematic hardening ทำนายชิ้นงานได้แม่นกว่าโมเดล isotropic hardening

โจทย์: การจำลอง Bauschinger effect

เมื่อแผ่นเหล็กถูกดัดแล้วดัดกลับขณะไหลผ่านรัศมีขอบแม่พิมพ์ ค่า yield stress หลังกลับทิศจะต่ำกว่าก่อนหน้า โมเดล isotropic hardening จำลองเรื่องนี้ไม่ได้ ทำให้การทำนายรูปทรงและ springback คลาดเคลื่อน ส่วนโมเดล Yoshida-Uemori จำลองได้ด้วยพื้นผิวสองชั้น คือ yield surface ที่เคลื่อนที่อยู่ภายใน bounding surface ที่ใหญ่กว่า

พารามิเตอร์ของโมเดลแบบนี้มักหาจากข้อมูลวนรอบ เช่น การทดสอบแรงดึง-อัด (T-C) ซึ่งทำได้ยากกว่าการทดสอบแรงดึงธรรมดา คำถามของงานวิจัยนี้คือ จะหาพารามิเตอร์จากข้อมูลแรงดึงที่ห้องทดสอบส่วนใหญ่มีอยู่แล้วได้หรือไม่

วิธีการ

เส้นทางที่ 1 จากการทดสอบ T-C: ใส่ข้อมูลแรงดึง-อัดลงใน MatPara ปรับพารามิเตอร์อัตโนมัติด้วยวิธี Newton-Raphson แล้วปรับละเอียดด้วยมือ
เส้นทางที่ 2 จากแรงดึง RD เพียงอย่างเดียว: ใช้สมการ YU กับกราฟ flow stress ทิศ RD และฐานข้อมูลพารามิเตอร์ของเหล็ก SPC270 ปรับด้วย non-linear regression แล้วปรับละเอียดด้วยมือ
เปรียบเทียบเส้นโค้งวนรอบที่ทำนายจากทั้งสองเส้นทางกับข้อมูล T-C ที่วัดจริง
นำโมเดลที่ปรับแล้วไปใช้ใน JSTAMP จำลองการขึ้นรูปถังน้ำมันด้วยไฮโดรฟอร์มมิง แล้วเทียบกับชิ้นงานจริง ทั้งความสูงผิวและความหนา 22 จุด

โมเดล YU ที่ปรับแล้วถูกนำไปใช้ร่วมกับเกณฑ์ yield แบบ anisotropic 3 แบบ (Hill’48, Yld2000-2d และ Yoshida2013) และกฎ hardening แบบ hybrid 2 แบบ แล้วเทียบกับโมเดลชุดเดียวกันที่ใช้ isotropic hardening

ข้อมูลวัสดุและพารามิเตอร์ที่ได้

ข้อมูลวัสดุ
วัสดุ	เหล็กกล้าละมุน SPC270
ความหนาแผ่น	0.9 mm
Yield strength (0.2%, ทิศ RD)	135.3 MPa
Tensile strength (ทิศ RD)	287.2 MPa
ค่า r (RD / DD / TD)	2.936 / 2.077 / 2.293
พารามิเตอร์ Yoshida-Uemori	Y = 116 MPa, B = 60 MPa, C₁ = 400, C₂ = 700, b = 44 MPa, m = 7.8, R_sat = 195 MPa, h = 0.45

ค่าเหล่านี้เป็นค่าที่ตีพิมพ์ในบทความที่อ้างอิง ซึ่งปรับจากกราฟ flow stress แรงดึงทิศ RD

ผลลัพธ์

โมเดลวัสดุ เส้นโค้งวนรอบที่โมเดล YU ทำนายด้วยพารามิเตอร์ที่ปรับด้วยวิธีนี้สอดคล้องกับข้อมูลแรงดึง-อัดที่วัดจริง โดยมีส่วนเบี่ยงเบนเล็กน้อย เส้นโค้งที่ทำนายจากสองเส้นทางต่างกันเล็กน้อยในช่วง back stress ซึ่งผู้วิจัยถือว่ายอมรับได้ และสรุปว่าพารามิเตอร์ที่หาจากข้อมูลแรงดึงใช้แทนข้อมูลทดสอบวนรอบได้

สไลด์โมเดล Yoshida-Uemori ของเหล็ก SPC270: เส้นโค้งวนรอบที่โมเดลทำนายพร้อมข้อมูลแรงดึง RD ที่ใช้ปรับค่า กราฟ (a) ถึง (c) เทียบโมเดลกับข้อมูลวนรอบและข้อมูลแรงดึงที่วัดจริง และแผนผังสองเส้นทางการปรับค่าด้วย MatPara — ซ้าย: เส้นโค้งวนรอบที่โมเดล YU ทำนาย พร้อมข้อมูลแรงดึง RD ที่ใช้ปรับค่า ขวา: โมเดลเทียบกับข้อมูลแรงดึง-อัดที่วัดจริง (a) เทียบกับเส้นทางที่ใช้แรงดึง (b) และเปรียบเทียบสองเส้นทาง (c) รูปจาก Kumpunya et al. (2026) ตามที่แสดงในสไลด์นำเสนอของ JSIM

ถังน้ำมัน การขึ้นรูปแผ่นขนาด 650 × 825 mm ด้วยแรงดันน้ำมันสูงสุด 30 MPa ถูกจำลองใน JSTAMP ด้วยโมเดลวัสดุ 12 ชุด แล้วเทียบกับชิ้นงานจริง ตารางแสดงสัดส่วนของชิ้นงานที่ความสูงผิวคลาดเคลื่อนจากโปรไฟล์ที่วัดไม่เกิน 1 mm ของโมเดลที่ดีที่สุดในแต่ละประเภท นอกจากนี้ โมเดล combined isotropic-kinematic ทำนายความหนาได้ใกล้เคียงกว่าโมเดล isotropic

สัดส่วนของชิ้นงานที่ความสูงผิวคลาดเคลื่อนจากการทดลองไม่เกิน 1 mm
โมเดลที่ดีที่สุดในแต่ละประเภท	สัดส่วนของชิ้นงานที่คลาดเคลื่อนไม่เกิน 1 mm
Isotropic hardening (Yld2000-2d, hybrid Swift-Hockett-Sherby)	73.13%
Combined isotropic-kinematic hardening (Yoshida2013, hybrid Swift-Hockett-Sherby)	82.3%

ข้อสรุป

พารามิเตอร์ Yoshida-Uemori ที่หาจากข้อมูลแรงดึงทิศ RD จำลองพฤติกรรมวนรอบของเหล็ก SPC270 ได้ และการเพิ่ม kinematic hardening ในโมเดลของ JSTAMP ช่วยให้ทำนายถังน้ำมันที่ขึ้นรูปจริงได้แม่นขึ้น โดยใช้การทดสอบวัสดุน้อยลงเพื่อตั้งโมเดลที่รวม Bauschinger effect

ที่มา

Kumpunya, D., Chongbunwattana, K., Polpruk, W., & Panich, S. (2026). Comparative study on anisotropic plastic deformation with consideration of various constitutive models of a large sheet hydroforming for a motorcycle fuel tank. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 33(1), 2703280. https://doi.org/10.1080/15376494.2026.2703280 ผู้เขียนคนแรกสังกัดบริษัท เจซิม จำกัด และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ รูปประกอบมาจากบทความ ตามที่แสดงในสไลด์นำเสนอของ JSIM

ต้องการตั้งค่าโมเดลวัสดุสำหรับแผ่นเหล็กของคุณหรือไม่?

บอกวัสดุและปัญหาที่พบ วิศวกรของ JSIM จะแนะนำวิธีตั้งค่าใน JSTAMP ดูเพิ่มเติมที่ JSTAMP

ส่งคำถามถึงเรา กรณีศึกษาทั้งหมด