مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز یکشنبه ۲۶ آذر ۱۳۹۶

بررسی چروکیدگی با استفاده از یک الگوریتم هندسی در فرایند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبه‌داخل سیال

چکیده



پیش‌بینی چروکیدگی و جلوگیری از آن، در طراحی ابزار و تعیین پارامترهای مؤثر در فرآیندهای شکل‌دهی ورقهای فلزی بسیار مهم می‌باشد. در شکل‌دهی فنجان‌های فلزی، چروک ممکن است در دو ناحیه فلنج و یا دیواره رخ دهد.کنترل چروک در ناحیه فلنج با کنترل فشار ورقگیر چندان دشوار نیست، اما در ناحیه دیواره به دلیل آزاد بودن ورق، امری دشوار محسوب می‌شود. در این مقاله، با استفاده از یک روش هندسی مبتنی بر شبیه‌سازی عددی، به بررسی چروکیدگی در دیواره قطعات متقارن مخروطی در فرآیند توسعه یافته کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان سیال رو ‌‌به‌‌داخل پرداخته ‌شده است. در فرآیند به‌کار گرفته شده، از دو فشار مستقل برای شکل‌دهی ورق استفاده می‌شود. با توجه به ماهیت فرآیند، اثرات هم فشار شعاعی و هم فشار محفظه بر پدیده چروکیدگی مورد مطالعه قرار گرفته است. به‌علاوه، اثر جنس، ضخامت اولیه ورق و سرعت سنبه بر روی چروکیدگی در دیواره قطعه بررسی شده است. به‌منظور صحت سنجی نتایج، آزمایش‌ تجربی بر روی ورق‌های فولادی و مسی انجام ‌شده است که قابل اعتماد بودن این روش را در بررسی چروکیدگی نشان می‌دهد. یافته‌ها نشان داد که افزایش فشار شعاعی یا کاهش فشار محفظه منجر به افزایش چروکیدگی می‌گردد. هم‌چنین افزایش ضخامت، کاهش مؤثر چروکیدگی را به دنبال دارد. علاوه ‌بر ‌این، نشان داده شد که شبیه‌سازی چروکیدگی، وابستگی شدیدی به پارامترهای ورودی در مدل‌سازی هم‌چون سرعت سنبه و اندازه مناسب المان دارد.


مشخصات

مشخصات

توسط: مازیار خادمی؛ محمد بخشی جویباری؛ عبدالحمید گرجی ولوکلا؛ میلاد صادق یزدی مجله: مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس سال انتشار: 1396 شمسی تعداد صفحات: 11 درج در دیتاسرا: ۱۳۹۶/۴/۱ منبع: دیتاسرا

خرید محصول

خرید محصول

عنوان: بررسی چروکیدگی با استفاده از یک الگوریتم هندسی در فرایند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبه‌داخل سیال حجم: 1.35 مگابایت فرمت فایل: pdf قیمت: 1200 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد.

گروه نرم افزاری دیتاسرا www.datasara.com

نمای مطلب

بررسی چروکیدگی با استفاده از یک الگوریتم هندسی در فرایند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبهداخل سیال



مقدمه



در میان فرآیندهای شکلدهی ورقهای فلزی مانند کشش عمیق  شکلدهی الکترومغناطیسی و شکلدهی چرخشی  یکی از فرآیندهای نسبتا جدید میباشد       این فرآیند که در سالهای قبل از جنگ جهانی دوم ابداع و توسعه داده شد  در دهه هوو  مورد اقبال گسترده صنایع خودروسازی و هواپیمایی قرار گرفت  در سال های اخیر توجه محققان را در تولید و کاربردهای متفاوت به خود جلب کرده است  حالت تنش بهتر نسبت به فرآیندهای سنتی مثل کشش عمیق  موجب شده است تا بتوان به قطعاتی با عمق بیشتر در این فرآیند دست یافت  و   علاوه بر این  کاهش مناسب اصطکاک میان ورق و ابزار  کیفیتت بببطح بالا  دقت ابعادی زیاد و قابلیت تکرار از مزایای این فرآیند میباشد      در سالهای اخیر روشهای نوین هیدروفرمینگ مانند کشش عمیق هیدرودینامیکی  کشش عمیق هیدرومکانیکی  کشش عمیقق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و هیدروفرمینگ با فشار یکنواخت روی ورق ارائه شده است  در میان این روشها  کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی برای شکلدهی قطعات پیچیده و قطعات با نسبت کشش بالا مناسب میباشد  ص   این فرآیند مطابق  ‌ ‌شکل  ‌ ‌ ‌  با یک تغییر در مجموعه قالب کشش عمیق هیدرودینامیکی برای ایجاد فشار شعاعی توسعه یافته است  در این فرآیند که در مقایسه باا هیدروفرمینگ معمولی نیاز به تجهیزات خاص آببندی ندارد  فشار روغن موجود در اطراف گرده ورق که در هیدروفرمینگ معمولی وجود ندارد  نقش موثری را در افزایش نسبت کشش و کاهش نیروی شکلدهی ایفا میکند        ٠ گرجی و همکاران     با استفاده از فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار توانستند به نسبت کشش  در شکلدهی قطعات مخروطی مسی و با توزیع ضخامت مناسب و یکنواخت دست پیدا کنند  ایده وجود فشار شعاعی در اطراف گرده ورق در ادامه توسعه این روش  منجر به ابداع روشی به نام کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان رو به داخل سیال شدهه است  ‌ ‌    در این روش  با استفاده از یک مکانیزم هیدرولیکی  فشاری بالاتر از فشار محفظه در ناحیه لبه ورق ایجاد میشود  فشار شعاعی ایجاد شده به تغذیه ورق به داخل محفظه قالب کمک میکند و در نتیجه آن  نسبت کشش افزایش و نیروی شکلدهی بهطور موثری کاهش مییابد  علاوه بر مزایای گفتهشده درباره فشار شعاعی  وجود این فشار منجر به ایجاد تنشهای محیطی و در نتیجه بروز یکی از عیوب فرآیندهای شکلدهی به نام چروکیدگی در قطعات استوانهای و مخروطی میشود  با توجه به آزاد بودن بخش قابلتوجهی از ورق در ناحیه بین نوک سنبه و ورقگیر در قطعات مخروطی  امکانن بیشتر ایجاد چروک در دیواره این قطعات نسبت به قطعات استوانهای وجود دارد  کم    چروکیدگی که نوعی ناپایداری در فشار محسوب میشود  از اهمیت بالایی برخوردار است  پیچیدگی و اهمیت اینن پدیده باعث شده تحقیقات فراوانی در این زمینه انجام شود  تشکیل چروک به طور کلی در دو ناحیه اتفاق میافتد: چروک در ناحیهای از قطعه که ورق با ابزار شکلدهی در تماس است  فلنج  و شکلگیری چروک در ناحیهای از قطعه که ورق با ابزار در تماس نیست  دیواره   چروکیدگی در دیواره نسبت به چروکیدگی در فلنج از اهمیت بیشتری برخوردار است  دلیل این امر را میتوان در سه عامل زیر برشمرد:    میزان تنش فشاری موردنیاز برای شروع چروکیدگی در دیواره معمولا کمتر از میزان تنش فشاری لازم برای ایجاد چروک در ناحیه فلنج است   شکلگیری چروک در دیواره به علت زیاد بودن نسبت ابعاد دیواره به ضخامت ورق راحتتر است     چروکیدگی در ناحیه فلنج بهعلت اینکه فلنج معمولا از قطعه جدا میشود  با یک عملیات اضافی حذف میشود اما چروکیدگی  ر دیواره معمولا در قطعه نهایی میماند و اصطلاحا چروک ماندگار نام دارد  برای بررسی پدیده چروکیدگی از روشهای مختلف تحلیلی  تجربی و شبیهسازی اجزای محدود استفاده شده است  ونگ و همکاران  و   باا بررسی چروکیدگی در دیواره قطعات  تنش بحرانی برای ایجاد چروک را در فرآیند کشش عمیق قطعات مخروطی و مستطیلی بهدست آوردند  روش مورد استفاده این محققان یک تئوری تحلیلی برمبنای روش اجزای محدود بود  انارستانی و همکاران    با استفاده از روش تحلیلی دوشاخگی به بررسی چروکیدگی در ورقهای دولایه پرداختند  محققان یاد شده نمودارهای حد چروکیدگی را براساس نیروی ورقگیر و ارتفاع شکلدهی در فرآیند کشش عمیق بهدست آوردند  صحتسنجی نتایج بهدست آمده تطابق خوبی را میان روش تحلیلی و آزمایش تجربی در پژوهش آنها نشان داد  هاشمی و همکاران    با استفاده از شبیهسازی اجزای محدود پنجره حد شکلدهی در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی را بهدست آوردند  پارامترهای مناسب فرآیندی مانند فشار بیشینه برای تولید قطعه سالم و بدون چروکیدگی با استفاده از پنجره حد شکلدهی  از نتاچ گرفته شده این محققان بوده است  در پژوهشهای صورت گرفته  پدیده چروکیدگی کمتر در فرآیندهای نوین هیدروفرمینگ بررسی شده است  علاوهبر این  مطالعات صورت گرفته اکثرا این پدیده را بهصورت کیفی و در قالب ذکر بهبود یا عدم بهبود چروکیدگی در نظر میگیرند  همچنین در رابطه با روشهای بررسی این عیب  روشهای تحلیلی معمولا برای اشکال هندسی پیچیده  بسیار وقتگیر هستند و در برخی مواقع این روشها تنها دربرگیرنده حالتی خاص از پدیده مورد بررسی میباشد  تاکنون گزارشی پیرامون بررسی چروکیدگی در فرآیند هیدروفرمینگ با فشار شعاعی در دیواره قطعات مخروطی ارائه نشده است  از اینرو  در این پژوهش سعی شده تا در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبهداخل سیال  پدیدهه چروکیدگی با استفاده از یک روش هندسی بررسی شود  در قسمت آزمایش تجربی و پیادهسازی فرآیند  دو پمپ مستقل برای ایجاد فشار شعاعی و محفظه بهمنظور کنترل لحظهای و نقطه به نقطه روی مسیر فشارها بهکار گرفته شد  استفاده از دو پمپ مستقل از یکدیگر در تآمین فشار محفظه و فشار جانبی  امکان تغییر و کنترل همزمان فشار جانبی و فشار محفظه را فراهم میآورد که متفاوت از فرآیند ونگ و همکاران  ‌ ‌   میباشد  زیرا آنها تنها قادر به کنترل یک مسیر فشار شعاعی و یا محفظه در هرلحظه بودند  فشار جانبی و فشار محفظه در هر لحظه  دو مورد از مهمترین پارامترهای کنترلی در این فرآیند میباشند که نسبت و مقدار لحظهای آنها نقش مهمی را در تولید قطعهای سالم بازی میکند  بنابراین  در این پژوهش تآثیر فشار جانبی و فشار محفظه روی چروکیدگی بهکمک شبیهسازی اجزای محدود بررسی شده است  همچنین برای بررسی اثر جنس بر پدیده چروکیدگی دو جنس متفاوت فولاد و مس خالص در نظر گرفته شده است    خواص مواد خواص فیزیکی و مکانیکی مواد استفادهشده در جدول   آمده است  مواد به کار رفته در آزمایشهای تجربی  ورق فولادی و مس خالص با ضخامت اولیه      میباشد  برای مدلسازی دقیق و تعیین پارامترهای ناهمسانگردی  براساس استاندارد  نمونههای آزمون کشش در جهتهای درجه نسبت به جهت نورد کشیده شدند  ناهمسانگردی ورق در زوایه   نسبت به جهت نورد براساس کرنشهای پلاستیک به صورت معادله     تعریف میشود   اجزای محدودد شبیهسازی اجزای محدود بهعنوان روشی برای بررسی و اندازهگیری پارامترهای فرآیندی که در حالت آزمایشگاهی قابلاندازهگیری نمیباشد یا هزینه بالایی برای آن لازم است  روش کارآمدی است  به همینن خاطر توسعه و بهرهگیری از این روش در سالهای اخیر بهدلیل فوایدی همچون افزایش سرعت محاسبات  کاهش هزینهها و قابلیت تکرارپذیری  شدت بیشتری یافته است  بهمنظور شبیهسازی فرآیند  در این پژوهش از نرمافزار اجزای محدود تجاری آباکوس٣ نسخه استفاده شده است  رفتار مکانیکی و فیزیکی ورقهای فولادی و مس خالص با مشخصاتی که در بخش قبل و در جدول   ارائه شد  به نرمافزار معرفی گردید  رفتار ماده برای مس خالص بهصورت همسانگرد و برای ورق فولادی بهصورت ناهمسانگرد در نظر گرفته شده است  در تعیین حد تسلیم ماده در ورق فولادی و مس خالص به ترتیب ازز معیارهای تسلیم  هیل  استفاده شده است      ورق استفاده شده در فرآیند بهصورت شکلپذیر و سایر اجزای قالب  صلب در نظر گرفته شدهاند  با توجه به تقارن مجموعه قالب و خواص مکانیکی مواد  یکچهارم مجموعه قالب و ورق و بهصورت سهبعدی شبیهسازی شده است  در مدلسازی ورق از المانهای و در جهت ضخامت از و المان استفاده شد  همچنین ورق شکلپذیر شامل  المان میباشد  ‌ ‌شکل  ‌ ‌  مدلسازی مجموعه قالب و مدل مونتاژ شده فرآیند هیدروفرمینگ در نرمافزار شبیهسازی را نشان میدهد   ‌ ‌شکل     شماتیک مجموعه قالب را نشان میدهد  در شکل نشان داده شده  سنبهه بهصورت استوانه ای انتخاب شده است  در جدول   مشخصات و ابعاد هندسی قالب و گرده ورق آمده است  شبیهسازی با استفاده از حلگر صریح دینامیکی که قابلیت شبیهسازی فرآیندهای شبه استاتیک از جمله شکلدهی فلزات را دارد  انجام شده است  در تمام فرآیند  مجموعه قالب و نگهدارنده  ثابت میباشد  همچنین  سنبه تنها مح تواند در راستای موازی با محور مرکزی خود جابجا گردد  در تعریف پارامترهای دیگر شبیهسازی مانند شرایط تماسی  میزان اصطکاک میان سنبه و ورق میزان اصطکاک بین ورق گیر و ورق و همچنین قالب و ورق  در نظر گرفته شده است  ضریب اصطکاک در همهه نقاط ثابت و مدل اصطکاک کولمب میباشد        مدل توزیع فشار با توجه به اختلاف فشاری که بین فشار جانبی و فشار محفظه در روش کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان سیالل روبهداخل در هر لحظه وجود دارد  فشار در همه نقاط روی ورق در ناحیه فلنج یکسان نمیباشد  توزیع فشار در ناحیه فلنج در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبهداخل سیال بهصورت  ‌ ‌شکل  ‌ ‌  میباشد  با استفاده از شرایط مرزی حاکم در این ناحیه  توزیع لحظهای فشار سیال بر روی ورق در ناحیه فلنج و در فاصله  از محور مرکزی سنبه برابر است با معادله  



      که در آن  فاصله شعاع ورودی قالب از مرکز سنبه فاصله انتهای ورق از مرکز سنبه در هرلحظه  فشار جانبی در فشار محفظه در  میباشد  برای اعمال فشار با توجه به قابلیتهای در نرمافزار آباکوس  از زیر برنامه تعریف فشار ١ در حلگر صریح استفاده شده است  زیر برنامه تعریف فشار  برنامهای است که قابلیت تعریف توزیع بارهای غیریکنواخت را دارد  در این زیر برنامه  معادله فشارر حاکم با استفاده از نرمافزار فرترن ١ کدنویسی شد و به ناحیه موردنظر اعمال گردید  براساس کد نوشته شده  توزیع فشار در ناحیه فلنج در هرلحظه وابسته به مکان هندسی انتهای ورق میباشد  بدین ترتیب  در هرلحظه با توجه به پیشروی شبیهسازی مقادیر از نرمافزار وارد زیربرنامه میشود و توزیع فشار موردنظر بهصورت یک توزیع فشار غیریکنواخت غیرخطی اعمال میگردد  الگوریتم بررسی وکنترل چروکیدگی بهمنظور بررسی شکلگیری چروکیدگی از یک روش هندسی بهره گرفته شده است  برای بررسی هندسی چروکیدگی مدل  ‌ ‌شکل و   در نظر گرفته شده است که در آن شعاع کوچک   شعاعع بزرگ نصف زاویه راس مخروط میباشد  در این روش  تغییرات موج چروکیدگی بر روی محیط مخروط اندازهگیری میشود  با به دست آوردن تغییرات پارامتر ار در مسیر تعیین شده بر روی محیط دیواره مخروط در ارتفاع مشخص رو در جهت عمود بر دیواره  چروکیدگی در ناحیه دیواره بررسی میشود   ‌ ‌شکل    نمونهای از تغییرات پارامتر بهدست آمده از مدل هندسی را در دو حالت با و بدون چروک در دیواره مخروط در صفحه نشان میدهد  پس از اتمام هر مرحله از شبیهسازی دادههای موردنیاز از نرمافزار آباکوس به نرمافزار  جهت محاسبه  انتقال داده میشود و نمودارهای دوبعدی از موج چروکیدگی روی دیواره مخروط ایجاد میشود  با محاسبه تغییرات  روی محیط مخروط بهصورت نمودارهای موج  ارتفاع چروکیدگی را میتوان اختلاف میان نقاط حداکثر و حداقل دامنه موج چروکیدگی تعریف کرد  از نمودارهای دوبعدی موج چروکیدگی  در بخش و جهت بررسی اثر پارامترهایی مانند فشار  جنس  سرعت سنبه و ضخامت بر چروکیدگی استفاده میشود  با توجه به بررسی چروکیدگی در ناحیه دیواره مخروط یک مسیر مانند  ‌ ‌شکل در نظر گرفته شده است  با توجه به روند افزایش تنش فشاری در نواحی نزدیک به شعاع ورودی قالب و مستعد بودن این نواحی نسبت به نواحی نزدیک بهه سنبه و مرکز ورق برای تشکیل چروکیدگی  این مسیر نزدیک به شعاع ورودی قالب انتخاب شده است     مراحل آزمایشگاهی مجموعه مورد استفاده در انجام آزمایشها شامل مجموعه قالب  ماشینن شکلدهی و سیستم تامین فشار  در  ‌ ‌شکل آمده است  بهمنظور تامین فشار محفظه از یک پمپ دبی متغیر با حداکثر فشار اخم و استفاده شده است  همچنین برای ایجاد فشار شعاعی یک پمپ با دبی ثابت وو حداکثر فشار در نظر گرفته شده است  روغن هیدرولیک با ویسکوزیته بهعنوان سیال مورد استفاده قرار گرفت که فشار لازم برای شکلدهی در این فرآیند را تامین میکند  طراحی مجموعه قالب به صورتی است که فشار محفظه مستقیمآ از طریق اتصال پمپ دبی متغیر به محفظه قالب تامین میگردد  همچنین با اتصال پمپ دبی ثابت به ورق گیر  سیال از طریق راهگاه تعبیه شده در ورق گیر به اطراف گرده ورق میرسد و فشار شعاعی موردنظر تامین میشود  به علت ارتباط دو بخش محفظه داخلی و حلقه جانبی از طریق فاصله بین ورق و ورقگیر  کنترل این دو فشار در هرلحظه مستلزم طراحی یک سیستم آزمایشگاهی ویژهای میباشد  بنابراین  طراحی و ساخت سیستمی جهت ایجاد فشار شعاعی و همچنین کنترل مستقل و هم زمان فشار شعاعی و فشار محفظه در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشارر شعاعی و جریان روبه داخل سیال و همچنین آزمایشهای متعدد برای ایجاد یک شبیهسازی قابلاطمینان از اهداف این بخش محسوب میشوند  سوارهای از مجموعه تامین فشار در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبهداخل سیال در این پژوهش در  ‌ ‌شکل و   نمایش داده شده است  بیشینه فشار ایجاد شده در محفظه قالب و بر روی کنارههای ورق توسط دو شیر کنترلی که در مسیر پمپها قرار دارد  کنترل میگردد  میزان شکل و طرحواره ایی از مجموعه تامین فشار و قالب در پژوهش حاضر بین ورق و ورقگیر که نقش مهمی در ایجاد فشار شعاعی ایفا میکند  معمولا در حدود  ضخامت ورق میباشد که در این پژوهش  این مقدار در تمام نقاط ثابت میباشد      در این فرآیند  ابتدا فشار محفظه به ورق وارد میگردد تا آن را به سطح ورقگیر بچسباند  با این کار  یک ناحیه آببند بین سطح بالایی ورق و ورقگیر شکل میگیرد که از خروج سیال از درون قالب جلوگیری مینماید  سپس  فشار جانبی به مجموعه قالب اضافه میگردد  مسیر بارگذاری فشار محفظه و فشار جانبی برحسب جابجایی فببنبه در حین فرآیند در  ‌ ‌شکل نمایش داده شده است  به منظور آببندی قالب  بر طبق استاندارد   ‌ ‌  از یک آببند بر روی قالب استفاده شده است تا با ایجاد فبثبار شاعی کمک کند  مقدار اندس فشار پیش بشکهایا قبل از شروع حرکت سنبه  شکلپذیری ورق را در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی بهبود میبخشد   بنابراین براساس  ‌ ‌قبل از شروع فرآیند شکلدهی  پیش فشارر   ایم به انتها و اطراف ورق اعمال شده است  ‌‌  بعد از شروع حرکت سنبه  فشار محفظه و شعاعی بهطور خطی تا مقدار حداکثر افزایش مییابد    شیب افزایش فشار در این ناحیه بهسرعت سنبه و مشخصات پمپ بستگی دارد  در حین انجام فرآیند برای اعمال و کنترل دقیق مسیر فشار از یک مانومتر استفاده شد و مسیر فشار توسط نرمافزار کنترل مسیر فشار بهطور لحظهای کنترل میگردید  در ادامه فرآیند  هنگامی که به ترتیب فشار محفظه و فشار جانبی به مقدار تنظیمشده ثابت میرسد  شیر کنترل فشار باز شده و فشار تا پایان فرآیند شکلدهی ثابت میباشد  همچنین ارزیابی کمی پدیده چروکیدگی برای مقایسه دقیق نتایج تجربی و عددی میتواند مناسب باشد  بدین جهت در این پژوهش مقطع چروک با استفاده از مجموعهای از ساعتهای اندازهگیری  اندازهگیری شده است  نمونه قطعات شکل داده شده در  ‌ ‌شکل        مشاهده میشود  بحث و    صحت سنجی صحتسنجی نتایج حاصل از شبیهسازی اجزای محدود و آزمایش تجربی یک از مهمترین بخشهای یک پژوهش میباشد  صحتسنجی در مسائل اجزای محدود از آنجهت دارای اهمیت میباشد که یک شبیهسازی قابلاطمینان میتواند بهعنوان مبنایی برای بررسی سایر پارامترهای مورد مطالعه قرار گیرد  در این پژوهش سعی شده است ابتدا نتایج شبیهسازی با دادههای تجربی بهطور دقیق صحتسنجی گردد و در مرحله بعد به بررسی تاثیر پارامترهایی همچون تاثیر ضخامت  مسیرهای متفاوت فشار  سرعت سنبه و جنس بر چروکیدگی پرداخته بشنودد  و      نمودار انرژی جنبشی و انرژی مصنوعی انرژی مصنوعی در یک شبیهسازی اجزای محدود باید بخش کوچکی  تقریبآ در حدود از انرژی داخلی باشد تا از پدیده ساعت شنی ١ در شبیهسازی جلوگیری شود   و   در این پژوهش  بررسی نسبت این انرژی به انرژی داخلی در  ‌ ‌شکل و ‌ ‌  آمده است  همانطور که مشاهده میشود میزان انرژی مصنوعی در برابر انرژی داخلی بسیار کم است  بهه علاوه  یک حل شبه استاتیک زمانی مورد قبول است که انرژی جنبشی مدل بیش از و درصد از انرژی داخلی آن نباشد  همانطور که از  ‌ ‌شکل   ‌ ‌  ملاحظه میگردد مقدار انرژی جنبشی در برابر انرژی داخلی آن بسیار ناچیز است  بنابراین میتوان این شبیهسازی را شبه استاتیک در نظر گرفت  و   ‌ ‌  تعداد موج چروکیدگی و شکل چروک  ‌ ‌شکل قطعات چروک شده را در حالت آزمایشگاهی و شبیهسازی برای دو ماده متفاوت نشان میدهد  مشاهده میشود که هندسه موج چروکیدگی برای هر ماده در دو حالت تجربی و شبیهسازی یکسان میباشد  تعداد و موج چروک در شبیهسازی و آزمایش تجربی ورق فولادی مشاهده شد و تعداد موج چروکیدگی مشاهده شده در نمونه تجربی از جنس مس     و در حالت شبیهسازی  میباشد که دقت شبیهسازی را نشان میدهد  این تعداد موج چروک در پیشروی   سنبه و براساس مسیر



چروکیدگی میتواند بسیار مناسب باشد  با توجه به این مبنا میتوان گفت کمّیسازی میزان چروکیدگی یکی از اهداف این پژوهش میباشد که در این بخش به آن پرداخته میشود  در این پژوهش با استفاده از مجموعهای از ساعتهای اندازهگیری  مقطع موج چروک اندازهگیری شده و با نمونه حاصل از شبیهسازی اجزای محدود مقایسه گردید   ‌ ‌شکل و ‌ ‌  و  ‌ ‌شکل نتایج حاصل از اندازهگیری را نشان میدهد  ا ندازهگیریهای انجام شده با توجه به  ‌ ‌شکل ‌ ‌شکل   ‌ ‌  نشان میدهد که تطابق دادههای حاصل از آزمایش و شبیهسازی از دقت خوبی برخوردار است  نمودار نیرو   جابجایی از دیگر پارامترهای مهم درر تعیین صحت یک شبیهسازی  نمودار نیروی عکسالعمل سنبه میباشد که در انتخاب دقیق و صحیح سایر پارامترهای فرآیند مثل ضریب اصطکاک موثر است  ‌ ‌شکلهای مقایسه نیروی شکلدهی را در دو حالت شبیهسازی و تجربی و بهترتیب برای نمونههای مسی و فولادی نشان میدهد  به دلیل اعمال پیش فشار  در هر دو نمودار نیروی شکلدهی در آغاز حرکت سنبه از  شروع شده است  همانطور که مشاهده میشود نتایج از تطابق خوبی برخوردار است  بیشترین اختلاف در حالت شبیهسازی و تجربی برای نمونه مسی در حدود برای نمونه فولادی  میباشد  بهدلیل اختلاف میان مسیر فشار اعمالی و مسیر فشار داده شده به نرمافزار شبیهسازی  این میزان اختلاف میان نمودار نیرو جابجایی در حالت تجربی و شبیهسازی دیده میشود  انتخاب اندازه المان شبیهسازی نتایج شبیهسازی مخصوصآ هندسه و شکل چروکیدگی بهاندازه المان بسیار حساس میباشد  بنابراین انتخاب مناسب اندازه المان برای شبیهسازی چروکیدگی  نقطه کلیدی در دقت و صحت پیشبینی چروک در قطعه شکل داده شده میباشد  شکل و ‌ ‌  مقدار بیشینه ارتفاع چروکیدگی به ازای اندازههای مختلف المان از مقدار آمده است  همانطور که مشخص است با افزایش اندازه شبکه مقدار بیشینه چروکیدگی کم میشود  بررسیها نشان داد که این مقدار حساسیت در اندازه شبکه ممکن است موجب عدم ایجاد چروک در شبیهسازیها شود  برای مثال همانطور که در  ‌ ‌شکل هص‌ ‌  دیده میشود در اندازه شبکه  محص  در مقایسه با اندازه چروکیدگی مشاهده نمیشود  بنابراین برای انتخاب بهترین اندازه المان با توجه به پراکندگی نتایج در این مطالعه از اندازه مش با توجه به انطباق نتایج حاصل از شبیهسازی در این اندازه المان با دادههای تجربی  ‌ ‌شکل برای هر دو ماده استفاده شده است  همچنین دادههای حاصل از اندازه هم از تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی برخوردار بوده که جهت صرفهجویی در زمان شبیهسازی از اندازه استفاده شده است  بنابراین بهه کمک شبیهسازی اجزای محدود میتوان فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبهداخل سیال را با دقت مدلسازی کرد و به کمک آن میتوان اثر پارامترهای مختلف بر چروکیدگی را بدون صرف وقت و هزینه زیاد بررسی کرد  برای بررسی اثر فشار محفظه و فشار جانبی در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبهداخل سیال  شبیهسازیهای مختلفی با مسیرهای فشار متفاوتی انجام گرفته است  مقدار فشار بیشینهای که در یک زمان معین ایجاد میگردد نقطه تمایز اصلی این مسیرها از یکدیگر را تشکیل میدهد  نتایج حاصل از شبیهسازیهای صورت گرفته  نشانن میدهد که برای شکلدهی قطعه مخروطی مورد بررسی از جنس فولاد در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبهداخل سیال منطبق با مسیر فشار در نظر گرفته شده در  ‌ ‌شکل به فشار محفظه بیشینه  حداقل اسل و نیاز میباشد  



با توجه به مشخصات سیستم تامین فشار و هندسه قالب مورد بررسی در این پژوهش  حداکثر اختلاف فشار ایجاد شده بین فشار جانبی و فشار محفظه برابر با اصملل و  در نظر گرفته شد  بنابراین  مسیر فشار با بیشینه فشار حداقل اصم و و حداکثر بهعنوان بازه مورد بررسی انتخاب شدند  و ‌ ‌  برربببی بارامتر و ‌ ‌     اثر فشار شعاعی در این بخش به بررسی اثر مسیرهای فشار شعاعی مختلف با بیشینهه فشار متفاوت بر روی چروکیدگی قطعه مخروطی شکل داده شده از جنس فولاد پرداخته شده است  برای این کار  مسیرهای فشار با بیشینههای برای فشار شعاعی در شبیهسازیهای گوناگون مورد استفاده قرار گرفتند  در همه این شبیهسازیها از مسیر فشار با بیشینه اصم و برای فشار محفظه استفاده شده است  نتایج حاصل از بررسی اثر فشار شعاعی بر چروکیدگی در  ‌ ‌شکل  ‌ ‌ ‌  نمایش دادهشده است  باا توجه به این شکل  مشاهده میشود که با افزایش فشار شعاعی از و به اصم ه  در فشار ثابت محفظه  شدت چروکیدگی افزایش مییابد  افزایش چروکیدگی درنتیجه فشار شعاعی را میتوان به افزایش تنشهای فشاری نسبت داد که در ناحیه دیواره عامل چروک محسوب میشود  از سوی دیگر با افزایش تغذیه ورق به داخل محفظه در نتیجه وجود فشار شعاعی  این عامل هم سهم مهمی در افزایش شدتت چروکیدگی دارد  و   ‌ ‌  اثر فشار محفظه بهمنظور بررسی اثر فشار محفظه  چهار فشار از و تا اصملص     مورد بررسی قرار گرفته شده است  همانطور که در  ‌ ‌شکل  ‌ ‌ ‌  مشاهده میشود در فشار شعاعی ثابت  البته با فرض بزرگتر بودن فشار شعاعی در هر چهار حالت  با افزایش فشار محفظه بثبدت چروکیدس  دامنه موج چروک  تا  کم میشود  در واقع در طول فرآیند هیدروفرمینگ با افزایش این فشار در ناحیه پشتیبانی نشده  دیواره  از ناپایداری ورق کم میشود که نتیجه آن کم شدن چروکیدگی است  ‌ ‌شکل  ‌ ‌ ‌  تنش فشاری محیطی را روی موج چروک در مسیر نشان میدهد  با افزایش فشار محفظه روی سطح ورق  تنش فشاری در ناحیه ٧ دیواره  تا    درصد کاهش مییابد که منجر به کاهش چروکیدگی میشود  همچنین بیشترین تنش فشاری محیطی هم در این ناحیه اتفاق افتاده است که نشان میدهد تغییرات تنش فشاری درنتیجه تغییرات فشار محفظه تاثیر قابلتوجهی بر موج چروک دارد  و ‌ ‌    اثر جنس ورق جهت بررسی اثر جنس بر روی پدیده چروکیدگی  از ورق مسی نیز استفاده شده است  ورق مس در این بررسی همسانگرد و بهمنظور یک مقایسه دقیق با ورق فولادی  آزمایش در شرایط برابر انجام شده است  نتاچ شبیهسازی و آزمایشگاهی فرآیند در  ‌ ‌شکل  آمده است  در بررسی یی چروکیدگی بین نمونه مسی و فولادی میتوان گفت که در مخروط مسی ارتفاع چروکیدگی مقادیر کمتری نسبت به مخروط فولادی دارد  اما تعداد موج چروک بیشتری دیده می شود که همین امر میتواند علت کاهش ارتفاع موج چروکیدگی باشد؛ بدین معنی که در یک محیط محدود تعداد موج بیشتر با ارتفاع کمتری دیده میشود  به دلیل اینکه چروکیدگی در موادی با تنش تسلیم بالاتر و درنتیجه جریان ماده بیشتر از موادی با تنش تسلیم کمتر  زودتر اتفاق میافتد  بنابراین ارتفاع چروکیدگی در مخروط فولادی از شدت بیشتری برخوردار است  اثر سرعت سنبه دریک شبیهسازی عددی با استفاده از حلگر صریح  همواره وجود خطاهای عددی اجتنابناپذیر است  شبیهسازی و بررسی چروکیدگی با استفاده از این حلگر به پارامترهای ورودی متعددی از جمله  المان  اندازه شبکه  برعت شبیهسازی و غیره بستگی دارد  هدف از آوردن این بخش بررسی میزان دقت نتاچ در سرعتهای شبیهسازی متفاوت میباشد زیرا در شبیهسازی با حلگر صریح انتخاب مناسب سرعت شبیهسازی بهعلت صرفهجویی در زمان برای دستیابی به نتایج قابلاعتماد بسیار مهم است  بنابراین  از آنجا که در یک فرآیند سرد  مانند فرآیند مورد مطالعه  سرعت شکلدهی بر رفتار ماده تاثیری ندارد و رفتار ماده به نرخ کرنش وابسته نیست  هدفف از بررسی سرعت سنبه در واقع مطالعه اثر سرعت شبیهسازی بر چروکیدگی میباشد  به همین دلیل براساس  ‌ ‌شکل با افزایش سرعت سنبه و درنتیجه کاهش زمان شبیهسازی یا افزایش سرعت شبیهسازی  بیشینه ارتفاع چروکیدگی تغییراتی بین   دارد؛ که وابستگی نتایج بهسرعت شبیهسازی را نشان میدهد  اثر ضخامت ورق در بررسی اثر اندازه ضخامت در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبهداخل سیال سه ضخامت    در نظر گرفته شده است  با توجه به  ‌ ‌شکل مشاهده میشود افزایش ضخامت ورق تاثیر قابل ملاحظهای در کاهش و حتی جلوگیری از چروکیدگی در دیواره قطعات مخروطی دارد  برای مثال دامنه موج چروکیدگی در اندازه المان   کمتر از   می باشد  چروکیدگی در دیواره قطعات مخروطی همانطور که در قسمت مقدمه گشه شد  به ناحیه آزاد ورق بین سنبه و قالب بستگی دارد و شکلگیری چروک در دیواره به علت زیاد بودن نسبت ابعاد دیواره به ضخامت ورق  راحتتر است  بنابراین  با افزایش ضخامت از مقدار   به و   و سپس   این نسبت تا و برابرر کاهش پیدا میکند  در نتیجه منجر به کاهش دامنه موج چروکیدگی میگردد  در واقع اگر مطابق  ‌ ‌شکل سطح باریکی از قسمت دیواره با یک ستون بهصورت معادل فرض شود که از دو سمت تحت بار فشاری  در اینجا تنش فشاری محیطی  قرار دارد با افزایش ضخامت  ضریب لاغری ستون کم میشود و از کمانش ستون  در اینجا چروکیدگی  میکاهد     نتیجه ی در این مقاله چروکیدگی در دیوارهه قطعات مخروطی از جنس مس خالص و فولاد  با استفاده از یک روش هندسی در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و جریان روبهداخل سیال با بهکارگیری از شبیهسازی اجزای محدود و آزمایشهای تجربی مورد مطالعه قرار گرفت  ابتدا با استفاده از دادههای شبیهسازی و آزمایش تجربی یک مدل صحتسنجی شده ارائه شد که نشان داده شد نتایج حاصل از شبیهسازی تطابق خوبی با نتایج آزمایش تجربی دارند  سپس بهمنظور بررسی اثر فشارهای محفظه و شعاعی  مسیر فشارهای مختلفی انتخاب شد و تاثیر این مسیر فشارها بر تغییرات موج چروکیدگی مطالعه شد  نتایج گرفته شده عبارتت  است از:



   افزایش فشار شعاعی به میزان بالاتری از فشار محفظه علاوه برافزایش نسبت کشش  احتمال ایجاد چروک در قطعه را افزایش میدهد  بهطوریکه افزایش فشار شعاعی از ارتفاع چروک را به میزان    و   افزایش میدهد     در این پژوهش تاثیر فشار محفظه بر موج چروکیدگی بررسی و نشان داده شد که با افزایش آن به میزان  موجب کاهش دامنه موج چروک به میزان درصد میشود  تقریبآ حذف چروک  که علت آن را میتوان افزایش مقاومت ورق در مقابل ناپایداری منجر به چروکیدگی در اثر افزایش فشار در ناحیه آزاد قطعه  دیواره  دانست     علاوه بر مسیر فشار  اثرات پارامترهای مختلف برر روی چروکیدگی بررسی شد  نتایج نشان داد افزایش ضخامت ورق منجر به کاهش چروکیدگی میشود  این کاهش به میزانی است که حتی افزایش آن از   به    موجب حذف چروکیدگی میشود    همچنینن در این پژوهش نشان داده شده که شبیهسازی اجزای محدود چروکیدگی با استفاده از حلگر صریح وابستگی شدیدی به پارامترهای ورودی دارد  بررسی اثر سرعت شبیهسازی و اندازه المان شبکه بر تغییرات در بیشینه ارتفاع موج چروکیدگی این وابستگی را نشان داد  و  استفاده از روش هندسی علاوه بر سادگی  معیار مناسبی جهت بررسی پدیده چروکیدگی بهصورت کمی میباشد و با استفاده از آن میتوان بررسی دقیقتری از پارامترهای موثر در فرآیند که بر روی عیب چروکیدگی تاثیر دارند  انجام داد  


مطالب پیشنهادی
متأسفانه موردی یافت نشد.
ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

گزیده ها
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
Copyright © 2015