%46تخفیف

بررسي زوال ورق هاي غيرايزوتروپيک TWB تحت فرآيند هيدروفرمينگ

تعداد180 صفحه  درword

کارشناسي ارشد دررشته مهندسي مکانيک (گرايش طراحي کاربردي)

 

بررسي زوال ورق هاي غيرايزوتروپيک TWB تحت فرآيند هيدروفرمينگ

دراين تحقيق شکل پذيري وزوال TWB ها دردوگروه همجنس وغيرهمجنس بررسي شده است. درطي تحقيق ازچهارفلزمختلف آلياژهاي آلومينيوم 6111-T4، 5083-H18، 5083-O وفولاد دوفازي DP590 وازدو تست کشش کروي وتست کشش ساده تک محوره استفاده شده است. سپس روش نوين شکل دهي به نام هيدروفرمينگ را برروي TWB هاي غيرهمجنس بررسي نموده ايم. درتمامي مدل سازي هاي انجام شده ازنرم افزار المان محدود آباکوس و ازنمودارحدشکل دهي درپيش بيني زوال درورق ها کمک گرفته شده است و رفتار ورق هاي پايه نيز به صورت غيرايزوتروپيک فرض شده است. از آنجا که بررسي شکل دهي TWBهاي غيرهمجنس درمقايسه با TWBهاي همجنس بسيارپيچيده ترمي باشد وتغييرشکل وزوال ورق هاي پايه نيزدرآنها کمترقابل پيش بيني است، لذا دراين تحقيق بيشتر بر روي TWBهاي غيرهمجنس تمرکز شده وانتظارمي رود نتايج حاصله بسيارقابل توجه باشد.

فهرست مطالب

عناوين………………………………………………………………………………………..صفحه

1- مقدمه. 1

2- مروري برتحقيقات گذشته. 6

2-1- خواص مکانيکي TWBها. 11

2-1-1- تست کشش. 11

2-1-2- خواص کششي. 13

2-1-3- سختي. 14

2-2- شکل پذيري. 16

2-2-1- روش هاي تست شکل پذيري. 16

2-2-2- شکل پذيري TWB ها. 23

2-2-3- جريان ماده. 25

2-3- آناليزهاي زوال. 28

2-3-1- شکل هاي زوال. 28

2-3-2- معيارهاي زوال. 29

2-4- مدل سازي المان محدود TWBها. 32

2-4-1- مدل سازي ناحيه جوش. 32

2-4-2- مدل هاي سختي وتسليم ماده. 35

2-4-3- مدل سازي فرآيند شکل دهي. 37

2-5- شکل دهي به کمک فشارسيال(هيدروفرمينگ). 38

3-  تئوري. 41

3-1-  تغييرشکل الاستيک- پلاستيک . 41

3-1-1- تعريف مدل ماده. 42

3-1-2- استحکام ماده. 48

3-2-  مدل هاي سختي. 50

3-2-1-  مدل پلاستيک کامل. 50

3-2-2-  مدل سختي ايزوتروپيک. 51

3-3- نسبت هاي تنش تسليم وخزش. 54

3-4- سطح تسليم. 55

3-4-1- سطح تسليم وان- مايسز. 55

3-4-2- سطح تسليم هيل. 55

3-4-3- تابع تسليم ايزوتروپيک. 56

3-4-4- تابع تسليم غيرايزوتروپيک. 57

3-5- قانون جريان. 59

3-6- تعريف رفتارتسليم غيرايزوتروپيک براساس نسبت هاي کرنش لنکفورد   61

3-6-1- غيرايزوتروپي عرضي. 62

3-6-2- غيرايزوتروپي صفحه اي. 63

3-6-3- غير ايزوتروپي کلي. 63

3-7- چشم اندازکلي براي مدل سازي زوال وآسيب. 65

3-7-1- آسيب وزوال در مواد چکش خوار. 66

3-7-2- سير پيشرفت آسيب. 67

3-7-3- معيارشروع آسيب براي شکست درفلزات. 68

3-7-4- معيارشروع آسيب براي ناپايداري تسليم درورق ها  70

3-8-  تماس. 81

3-8-1- سطوح تماس. 81

3-8-2- تعريف جفت تماس. 84

3-8-3- تعريف تماس کلي. 85

3-8-4-  تعريف شبيه سازي تماس براساس سطح. 85

3-8-5- ميرايي درتماس ها. 86

4- خواص مکانيکي ومتالورژيکي. 87

4-1- مواد وجوشکاري. 87

4-2-  خواص مکانيکي فلزات پايه وناحيه جوش. 90

4-3- رفتار غيرايزوتروپيک پلاستيک. 97

4-3-1-  سطح تسليم Yld2000-2d. 98

4-3-2- سطح تسليم Hill’48. 99

4-4- نمودارحد شکل دهي. 101

4-5- شبيه سازي تست کشش کروي. 104

5- TWB هاي هم جنس. 110

5-1- مدل سازي خط جوش ودرنظرگيري رفتارايزوتروپي/ غيرايزوتروپي براي ورق هاي پايه. 113

5-2-  مکان والگوي اولين زوال. 115

5-3- پيشرفت آسيب. 121

6- TWB هاي غيرهمجنس. 122

6-1- مکان والگوي اولين زوال. 124

6-2- پيشرفت آسيب. 128

7- تست هيدروفرمينگ. 130

7-1- مکان والگوي اولين زوال. 133

7-2- پيشرفت آسيب. 137

7-3- مقايسه دو روش شکل دهي مکانيکي وهيدروفرمينگ. 139

7-4- حرکت خط جوش. 143

8- تست کشش ساده تک محوره. 147

8-1- مکان والگوي اولين زوال. 152

8-2- پيشرفت آسيب. 157

9- نتيجه گيري وپيشنهادات. 160

9-1- جمع بندي ونتيجه گيري. 160

9-2- پيشنهادات. 162

مراجع. 164

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

عنوان……………………………………………………………………………………………صفحه

 

جدول (4-1): ترکيبات شيميايي فلزات پايه برحسب درصدوزني   88

جدول (4-2): ضخامت فلزات پايه وترکيبات ضخامت براي نمونه هاي جوش داده شده درTWB هاي هم جنس . 89

جدول (4-3): ضخامت فلزات پايه وترکيبات حاصله براي نمونه هاي جوش داده شده درTWB هاي غيرهم جنس.. 89

جدول (4-4): خواص الاستيک نمونه هاي مورد استفاده درTWB هاي هم جنس   95

جدول (4-5): پارامترهاي سختي ايزوتروپيک درفلزات پايه ونمونه هاي مورد استفاده درTWB هاي هم جنس . 96

جدول (4-6): ضرايب معادله تسليم غيرايزوتروپيک Yld2000-2d براي فلزات پايه . 100

جدول (4-7): ضرايب معادله تسليم غيرايزوتروپيک Hill’48 براي فلزات پايه.  100

جدول (5-1): نتايج شبيه سازي شده واندازه گيري شده بيشينه حدشکل دهي درتست کشش کروي.. 114

جدول (5-2): نسبت ضخامت ودرصد کاهش بيشينه حدشکل دهي.  121

جدول (6-1): نتيج شبيه سازي شده بيشينه ارتفاع شکل دهي درتست کشش کروي.  123

جدول (7-1): نتيج شبيه سازي شده بيشينه ارتفاع شکل دهي درتست هيدروفرمينگ.. 132

جدول (7-2): نتايج شبيه سازي شده بيشينه حدشکل دهي دوفرآيند شکل دهي مکانيکي وهيدروفرمينگ.. 139

جدول (8-1): کرنش مهندسي شبيه سازي شده وباراعمالي متناظرآن درلحظه زوال درتست کشش تک محوره.. 152

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها وتصويرها

عنوان……………………………………………………………………………………………صفحه

 

شکل (2-1): نمايي ازفرآيند جوشکاري اصطکاکي.. 9

شکل (2-2): نمونه اي ازيک ابزارتوليدکننده اصطکاک درجوش اصطکاکي.  10

شکل (2-3): تست Swift cup : الف) قبل ازشکل دهي ب) بعدازشکل دهي.  18

شکل (2-4): نمونه هايي ازورق هاي تحت تست Swift cup.. 18

شکل (2-5): نمايي ازفرآيند تست کشش کروي.. 20

شکل (2-6): نمونه اي ازورق هاي شبکه بندي شده درتست کشش کروي.  20

شکل (2-7): نمايي از ابزارآلات مورد استفاده درتست OSU.  21

شکل (2-8): نمونه اي ازنمودارحد شکل دهي.. 22

شکل (3-1): پاسخ تنش- کرنش ماده درحالت وجودآسيب درماده.  66

شکل (3-2): نمودارحدشکل دهي.. 72

شکل (3-3): ناحيه داراي نقص درمعيارزوال مارسينياک- کوزينسکي.  76

شکل (3-4): انتقال نمودارحدشکل دهي برپايه کرنش (a) به نمودارحدشکل دهي ماسچنبورن- سون (b). مسيرخطي تغييرشکل به مسيرعمودي آن انتقال پيدا مي کند.. 81

شکل (4-1): ابعاد نمونه تست کشش طبق استاندارد KSB 0801.  90

شکل (4-2): ابعاد سطح مقطع به ترتيب ازبالا به پايين براي نمونه هاي: الف) 6111-T4(SG) ب) 6111-T4(DG) ج) 5083-H18(SG) د) 5083-H18(DG) و) 5083-O(SG) ه) DP590(SG) ي) DP590(DG) . 92

شکل (4-3): مقايسه نمودارهاي سختي فلزات پايه ونواحي جوش: a) 6111-T4 b) 5083-H18 c) 5083-O d) DP590 .. 94

شکل (4-4): نمودارهاي حدشکل دهي فلزات پايه وجوش هاي مربوطه: a) 6111-T4 b) 5083-H18 c) 5083-O d) DP590 .. 103

شکل (4-5): نمايي ازنمونه هاي مورد استفاده درتست کشش کروي.  105

شکل (4-6): نمايي ازمدل مورداستفاده درتست کشش کروي: الف) ابعاد مورد نياز ب) مدل سرهم بندي شده درنرم افزار.. 106

شکل (4-7): نواحي تقسيم بندي شده ورق ها درتست کشش کروي: الف) نمونه200×200ميليمتر ب) نمونه 200×120ميليمتر.. 108

شکل (5-1): نمايي ازسه مدل مختلف مورد استفاده درخط جوش.  111

شکل (5-2): نمايي ازشبکه بندي درنمونه هاي هم جنس درتست کشش کروي .الف) ورق هاي 6111-T4، 5083-O، DP590 ب) ورق 5083-H18.. 112

شکل (5-3): نتايج حاصله آزمايشگاهي وشبيه سازي شده (مدل C وغيرايزوتروپيک) ازاولين رخداد زوال در6111-T4(SG) درتست کشش کروي.  117

شکل (5-4): نتايج حاصله آزمايشگاهي وشبيه سازي شده (مدل C وغيرايزوتروپيک) ازاولين رخداد زوال در6111-T4(DG) درتست کشش کروي.  118

شکل (5-5): نتايج حاصله آزمايشگاهي وشبيه سازي شده (مدل C وغيرايزوتروپيک) ازاولين رخداد زوال در5083-H18(SG) درتست کشش کروي.  118

شکل (5-6): نتايج حاصله آزمايشگاهي وشبيه سازي شده (مدل C وغيرايزوتروپيک) ازاولين رخداد زوال در5083-H18(DG) درتست کشش کروي.. 119

شکل (5-7): نتايج حاصله آزمايشگاهي وشبيه سازي شده (مدل C وغيرايزوتروپيک) ازاولين رخداد زوال در5083-O(SG) درتست کشش کروي.  119

شکل (5-8): نتايج حاصله آزمايشگاهي وشبيه سازي شده (مدل C وغيرايزوتروپيک) ازاولين رخداد زوال در DP590 (SG)درتست کشش کروي.  120

شکل(5-9): نمودارهاي پيشرفت آسيب درنمونه هاي: الف):6111-T4(SG,DG) ب)5083-H18(SG,DG) ج)5083-O(SG) د)DP590(SG).. 121

شکل (6-1): نتايج حاصله شبيه سازي شده (مدل B وغيرايزوتروپيک) ازاولين رخداد زوال درنمونه شماره (1) درتست کشش کروي.. 126

شکل (6-2): نتايج حاصله شبيه سازي شده (مدل B وغيرايزوتروپيک) ازاولين رخداد زوال درنمونه شماره (2) درتست کشش کروي.. 126

شکل (6-3): نتايج حاصله شبيه سازي شده (مدل B وغيرايزوتروپيک) ازاولين رخداد زوال درنمونه شماره (3) درتست کشش کروي.. 127

شکل (6-4): نتايج حاصله شبيه سازي شده (مدل B وغيرايزوتروپيک) ازاولين رخداد زوال درنمونه شماره (4) درتست کشش کروي.. 127

شکل (6-5): نمودارهاي پيشرفت آسيب در: الف) نمونه شماره (1) ب) نمونه شماره (2) ج) نمونه شماره (3) د) نمونه شماره (4).  129

شکل (7-1): نمايي ازسطح اعمالي فشاردرتست هيدروفرمينگ.  131

شکل (7-2): نتايج شبيه سازي نمونه شماره (1) درتست هيدروفرمينگ.  135

شکل (7-3): نتايج شبيه سازي نمونه شماره (2) درتست هيدروفرمينگ.  135

شکل (7-4): نتايج شبيه سازي نمونه شماره (3) درتست هيدروفرمينگ.  136

شکل (7-5): نتايج شبيه سازي نمونه شماره (4) درتست هيدروفرمينگ.  136

شکل (7-6): نمودارهاي پيشرفت آسيب درنمونه هاي TWB غيرهمجنس در تست هيدروفرمينگ:الف) نمونه شماره (1) ب) نمونه شماره (2) ج) نمونه شماره (3) د) نمونه شماره (4).. 138

شکل (7-7): نتايج شبيه سازي شده ازمکان والگوي اولين زوال دردوتست شکل دهي مکانيکي (سمت چپ) وشکل دهي هيدروفرمينگ (سمت راست). الف) نمونه شماره (1) ب) نمونه شماره (2) ج) نمونه شماره (3) د) نمونه شماره (4).. 142

شکل (7-8): نمايي ازگره هاي انتخابي براي حرکت خط جوش به ترتيب ازسطح بسترتا خط تقارن.. 144

شکل (7-9): نمودارهاي جابه جايي خط جوش : الف) نمونه شماره (1) ب) نمونه شماره (2) ج) نمونه شماره (3) د) نمونه شماره (4).  144

شکل (7-10): نمودارهاي جابه جايي خط جوش : الف) شکل دهي مکانيکي ب) هيدروفرمينگ.. 145

شکل (8-1): نمايي ازسه نوع مختلف جوشکاري درTWB ها درتست کشش تک محوره.. 148

شکل (8-2): سطح مقطع نمونه هاي استاندارد نوع  جوشکاري درتست کشش تک محوره.. 149

شکل (8-3): نمايي از شبکه بندي درنمونه هاي تست کشش تک محوره: الف) نوع  ب) نوع  ج) نوع .. 151

شکل (8-4): نتايج شبيه  سازي شده ازمکان والگوي اولين زوال درتست کشش تک محوره درنمونه هاي با جوشکاري نوع .. 154

شکل (8-5): نتايج شبيه  سازي شده ازمکان والگوي اولين زوال درتست کشش تک محوره درنمونه هاي با جوشکاري نوع .. 154

شکل (8-6): نتايج شبيه  سازي شده ازمکان والگوي اولين زوال درتست کشش تک محوره درنمونه هاي با جوشکاري نوع .. 155

شکل (8-7): نمودارهاي تغيير باراعمالي درحين تغييرشکل درتست کشش تک محوره.. 156

شکل (8-8): نمايي ازپيشرفت پديده آسيب درچهارنمونه مختلف درتست کشش تک محوره: الف) نمونه شماره (1) ب) نمونه شماره (2) ج)نمونه شماره (3) د) نمونه شماره (4).. 157

شکل (8-9): نمايي ازپيشرفت پديده آسيب درسه نوع مختلف جوشکاري درتست کشش تک محوره: الف) نوع  ب) نوع  ج) نوع .. 158

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست نشانه های اختصاری

DG = Dissimilar Guages

DM = Dissimilar Material

DP = Dual- Phase

FLC = Forming Limit Curve

FLD = Forming Limit Diagram

FLSD = Forming Limit Stress Diagram

FSW = Friction Stir Welding

HAZ = Heat Affected Zone

HDST = Hemispherical Dome Stretch Test

HSLA = High Strength Low Alloy

IF = Interstitial Free

IHBF = Integral hydro- bulge forming

LDH = Limiting Dome Height

LDR = Limiting Draw Ratio

M-K = Marciniak- Kuczynski

MSFLD =Müschenborn- Sonne Forming Limit Diagram

OSU = Ohio State University

SG = Similar Guages

SM = Similar Material

TMB = Tailor Made Blank

TWB = Tailor Welded Blank

VPF = Viscous Pressure Forming

 

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “بررسي زوال ورق هاي غيرايزوتروپيک TWB تحت فرآيند هيدروفرمينگ”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo