SCOPUS
SCIE
Practical microstructure-informed dual-scale simulation for predicting hole expansion failure of hyper-burring steel
저자
Park, Siwook ; Jung, Jinwook ; Kim, Kyung Il ; Kim, Hwangsun ; Kim, Sung-Il ; Oh, Kyu Hwan ; Lee, Myoung-Gyu ; Han, Heung Nam
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
297-311(15쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>A practical dual-scale finite element model is developed to enable the formability prediction in the hole expansion of a hyper-burring steel sheet. This numerical approach resorts to the isotropic macroscale hole expansion simulation for calculating the deformation histories near the hole edge, since they are known to be the potential fracture initiation site. The deformation histories are used as boundary conditions in the lower microscale model for calculating the local fracture of the steel sheet. The microscale simulation utilizes the dislocation density based constitutive model and a microstructure-based representative volume element (RVE), with realistic grain morphology taken from experimental microscopy. The fracture initiation at the hole edge region is evaluated from the microscale simulation using four frequently employed uncoupled ductile fracture models, which enable the definition of the critical fracture strain. The proposed dual-scale model can better predict the failure initiation and location near the hole edge when the modeling parameters are calibrated taking into account not only the deformation histories of the hole edge, but also the local stress triaxiality. Moreover, the proposed dual-scale model is applied to analyze the microstructure effect on the hole expansion ratio by providing the insights into the effect of grain size and grain boundary characteristics.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> A practical dual-scale finite element modeling is developed to simulate the hole expansion formability of a hyper-burring steel sheet. </LI> <LI> The microscale RVE model could take the pile up of dislocation density near the grain boundaries into account to estimate local strengthening at the grain boundary and inhomogeneous plastic deformation in the grain interior. </LI> <LI> The hole expansion simulations with different fracture models showed that HER could be better captured when the fracture criterion considered the stress triaxiality developed in the microstructure. </LI> <LI> From the microscopic simulation of hole expansion test, the higher hole expansion ratio could be predicted as the grain size increases and the degree of pile-up decreases. </LI> </UL> </P>
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