Under tensile loadings, thin-walled structures such as sheet metal and tubes develop load maxima, or limit loads, beyond which deformation localizes leading to rupture. For uniform stress states, Considère-type estimates of limit loads can serve as forming limits in applications. The paper explores the effect of anisotropy on such estimates for thin-walled Al-alloy tubes under combined tension and torsion. Anisotropy is modeled using Yld04-3D with an exponent of 8. Material hardening originates from a simple shear test using this yield function, taking into account material axes rotation caused by the shearing. A Considère formulation is developed for the problem, which also incorporates the effect of material frame rotation. The analysis is used to establish limit loads for a set of circumferentially constrained tension-torsion experiments tested under radial nominal tension-shear stress paths. The predictions reproduce the strains measured at the limit loads for the range of biaxiality ratios considered. By contrast, corresponding results produced using the isotropic yield functions of von Mises and Hosford(8) increasingly deviate from the measured results as the shear stress increases. Considère-type formulation is also developed for the same tension-torsion loadings for a uniform thickness tube. The results exhibit a similar trend but the limit strains for shear dominant paths are significantly lower, demonstrating the stabilizing effect of the circumferential constraint used in the experiments.

在拉伸载荷下，薄壁结构（如金属板和管子）会产生最大载荷或极限载荷，超过该极限载荷会导致局部变形，从而导致破裂。对于均匀应力状态，Considère 类型的极限载荷估计可以作为应用中的成形极限。本文探讨了各向异性对薄壁铝合金管在组合张力和扭转下的这种估计的影响。各向异性使用指数为 8 的 Yld04-3D 进行建模。材料硬化源自使用此屈服函数的简单剪切测试，同时考虑了由剪切引起的材料轴旋转。针对该问题开发了 Considère 公式，其中还包含了材料框架旋转的影响。该分析用于为在径向标称拉剪应力路径下测试的一组周向约束拉扭实验确定极限载荷。预测再现了在所考虑的双轴度比范围内在极限载荷下测量的应变。相比之下，随着剪切应力的增加，使用 von Mises 和 Hosford(8) 的各向同性屈服函数产生的相应结果越来越偏离测量结果。Considère 型配方也被开发用于均匀厚度管的相同张力-扭转载荷。结果显示出类似的趋势，但剪切主导路径的极限应变明显较低，证明了实验中使用的周向约束的稳定效果。预测再现了在所考虑的双轴度比范围内在极限载荷下测量的应变。相比之下，随着剪切应力的增加，使用 von Mises 和 Hosford(8) 的各向同性屈服函数产生的相应结果越来越偏离测量结果。Considère 型配方也被开发用于均匀厚度管的相同张力-扭转载荷。结果显示出类似的趋势，但剪切主导路径的极限应变明显较低，证明了实验中使用的圆周约束的稳定效果。预测再现了在所考虑的双轴度比范围内在极限载荷下测量的应变。相比之下，随着剪切应力的增加，使用 von Mises 和 Hosford(8) 的各向同性屈服函数产生的相应结果越来越偏离测量结果。Considère 型配方也被开发用于均匀厚度管的相同张力-扭转载荷。结果显示出类似的趋势，但剪切主导路径的极限应变明显较低，证明了实验中使用的圆周约束的稳定效果。随着剪切应力的增加，使用 von Mises 和 Hosford(8) 的各向同性屈服函数产生的相应结果越来越偏离测量结果。Considère 型配方也被开发用于相同厚度的管子的相同张力-扭转载荷。结果显示出类似的趋势，但剪切主导路径的极限应变明显较低，证明了实验中使用的圆周约束的稳定效果。随着剪切应力的增加，使用 von Mises 和 Hosford(8) 的各向同性屈服函数产生的相应结果越来越偏离测量结果。Considère 型配方也被开发用于均匀厚度管的相同张力-扭转载荷。结果显示出类似的趋势，但剪切主导路径的极限应变明显较低，证明了实验中使用的圆周约束的稳定效果。