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Equazione di Hollomon per l'incrudimento

1945-01-01
  • John H. Hollomon, Jr.
Ricercatore che analizza l'equazione di Hollomon in un laboratorio di scienza dei materiali per la modellazione della deformazione plastica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

L'equazione di Hollomon è una relazione empirica di legge di potenza che descrive la porzione di stress reale-vero sottoporre a tensione curva tra l'inizio della deformazione plastica (snervamento) e l'inizio della strizione (UTS). L'equazione è [latex]sigma_t = K epsilon_t^n[/latex], dove [latex]sigma_t[/latex] è il vero stress, [latex]epsilon_t[/latex] è la vera deformazione plastica, K è il coefficiente di resistenza e n è l'esponente di incrudimento.

L'equazione di Hollomon fornisce un modello matematico semplice ma efficace per il fenomeno dell'incrudimento (o incrudimento da deformazione), in cui un materiale duttile diventa più resistente e duro quando viene deformato plasticamente. L'esponente di incrudimento, ηn, è una proprietà chiave del materiale derivata da questa equazione. Tipicamente varia da 0 (per un solido perfettamente plastico) a 1. Un valore di ηn più elevato indica una maggiore capacità di incrudimento. Per molti metalli, ηn è numericamente uguale alla deformazione reale nel punto di massima resistenza a trazione. Il coefficiente di resistenza, K, rappresenta la tensione reale a una deformazione reale pari a 1,0. Questa equazione è valida solo nella regione plastica, dopo lo snervamento e prima dell'inizio della strizione. Si determina tracciando il grafico della tensione reale in funzione della deformazione reale su una scala logaritmica; i dati nella regione plastica dovrebbero formare una linea retta. La pendenza di questa retta è ‘n’, e l'intercetta in [latex]epsilon_t = 1[/latex] è ‘K’. Sebbene sia un modello empirico e’non catturi tutte le complessità della deformazione plastica (come l'effetto Bauschinger), la sua semplicità e utilità lo hanno reso uno strumento standard nella scienza dei materiali e nell'ingegneria meccanica per analizzare e prevedere la risposta dei metalli alla deformazione plastica.

UNESCO Nomenclature: 3313
- Scienza dei materiali

Tipo

Modello matematico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • concetti di vero stress e vera deformazione
  • osservazione sperimentale dell'incrudimento nei metalli
  • sviluppo di tecniche di rappresentazione grafica logaritmica per l'analisi dei dati
  • necessità di modelli predittivi nelle industrie di formatura dei metalli

Applicazioni

  • elemento finito analisi (FEA) per la modellazione della deformazione plastica
  • predicting material behavior in metal forming operations like disegno profondo and stamping
  • caratterizzazione della capacità di incrudimento dei metalli
  • sviluppo di modelli di materiali per simulazioni di incidenti
  • valutazione della formabilità delle lamiere

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • sviluppo di modelli costitutivi più complessi (ad esempio, Ludwig, Swift, Vocce) per una maggiore accuratezza
  • simulazioni di formatura avanzate per prevenire strappi e grinze nella lamiera
  • pezzi grezzi saldati su misura con diverse proprietà di incrudimento
  • design of materials with optimal ‘n’ values for specific forming applications
  • modelli di manutenzione predittiva per componenti sottoposti a deformazione plastica
  • ingegneria microstrutturale per controllare l'esponente di incrudimento
  • modelli di materiali dinamici che incorporano gli effetti della velocità di deformazione e della temperatura
  • previsione del diagramma del limite di formabilità (FLD)
  • software per l'estrazione automatizzata dei parametri dei materiali dai dati di prova
  • materiali a gradiente con comportamento di indurimento spazialmente variabile
Argomenti correlati: equazione di Hollomon, incrudimento, deformazione plastica, coefficiente di resistenza, esponente di incrudimento, formatura dei metalli, modello costitutivo.

Contesto storico

Equazione di Hollomon per l'incrudimento

1940
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1940
1945-01-01
1949
1950
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1948
1950
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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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