مدلسازی و تحلیل تغییر شکل پیوسته ی یک ورق فلزی در فرایند تبدیل به باریکه‌ي آب بندی و ساخت نمونه ی آزمایشی

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه

1-1- باریکههایآببندیوآببندهایشانهای 2

1-2- اهمیتوکاربردباریکه‌هايآببندیدرماشینآلاتدوار 4

1-3- هدفازاجرایتحقیق 6

1-4- توجیهاقتصادی 7

فصل دوم: مروری بر کارهای گذشته

2-1- مقدمه 9

2-2- استفادهازروشاختلافمحدود 9

2-3- استفادهازروشاجزایمحدود 11

2-3-1- مدلهایمختلفرفتارالاستوپلاستیکمواد 11

2-3-2- بازگشتالاستیک 14

فصل سوم: تئوری

3-1- مقدمه 21

3-2- تنشدریکنقطهوناورداهایتنش 21

3-3- تانسورتنشانحرافیوناورداهایتانسورانحرافی 23

3-4- آزمایشکششونمودارجریان 24

3-5- تنشوکرنشواقعی 27

3-6- پلاستیسیته 29

3-6-1- تابعتسلیم 31

3-6-1-1- تئوریماکزیمومتنشبرشییامعیارترسکا 33

3-6-1-2- تئوریماکزیمومانرژیواپیچشیامعیارفونمایسز 33

3-6-1-3- معیارتسلیمهیلبرایموادغیرایزوتروپیک 35

3-6-2- قانونجریان 36

3-6-3- قانونسختشوندگی 39

3-6-3-1- سختشوندگیایزوتروپیک 42

3-7- خمکاریورق 45

3-7-1- خمکاریباشعاعانحنایکوچک 50

3-7-2- توزیعکرنشدرخمکاریباشعاعانحنایکوچک 51

3-7-3- توزیعتنشدرخمکاریباشعاعانحنایکوچک 53

فصل چهارم: روشهای فرم دهی و ساخت دستگاهی برای شکل دهی باریکه های آب بندی

4-1- مقدمه 55

4-2- روشهایتولید 55

4-3- روشهایمتداولشکلدهیورق 57

4-3-1- برشوسوراخکاری 57

4-3-2- خمکاریورق 58

4-3-2-1- روشهایخمکاریبااستفادهازقالبخم 59

4-3-2-2- خمکاریغلتکی 66

4-3-3- رولفرمینگورق 68

4-4- طراحیفرایندشکلدهیباریکه‌هايآببندی 70

4-4-1- طراحیوساختدستگاه 70

فصل پنجم: شبیه سازی دستگاه و بررسی نتایج

5-1- مقدمه 76

5-2- مدلسازی 76

5-2-1- مدلسازیهندسیوشرایطمرزیجابجایی 77

5-2-2- مدلسازیخصوصیاتماده 82

5-2-3- آرشیوالمان‌هايمحیطپیوستهیموجوددرآباکوساستاندارد 87

5-2-3-1- مشخصاتالمانمطلوب 87

5-2-3-2- انتخابالمانبرایشبیهسازی 89

5-2-3-3- مشبندی 90

5-2-4- کنشوواکنشهایقطعه‌يکارباسطوحتماس 92

5-2-5- شرایطمرزینیرو 92

5-3- اعتبارسنجینتایج 93

5-3-1- اعتبارسنجینتایجفرایندشکلدهیمرحلهیاول 93

5-3-1-1- اندازهگیریومحاسبه‌يزاویه‌يخمدرنمونه‌يواقعی 94

5-3-1-2- محاسبه‌يتئوریزاویه‌يخم 97

5-3-1-3- مقایسه‌ينتایجتئوریوواقعیدرفرایندشکلدهیمرحله‌ياول 98

5-3-2- اعتبارسنجینتایجمرحله‌يدومشکلدهی 98

5-3-3- اعتبارسنجینتایجمرحله‌يسومشکلدهی 100

5-3-3-1- اعتبارسنجیکیفینتایجمرحله‌يسومشکلدهی 100

5-3-3-2- اعتبارسنجیکمیمرحله‌يسومشکلدهی 102

5-4- استخراجنتایجازمدلسازی 104

5-4-1- بررسیاثرسایزالمان‌برقطرنهاییقطعه 104

5-4-2- بررسیاثرلقیبرمقدار ” انحرافازقالب ” لبهیورق،درفرایندلبهزنی 107

5-4-3- بررسیاثرشعاعفیلتلبه‌يماتریس،برمقدار” انحرافازقالب ” درفرایندلبهزنی 110

5-4-4- بررسیاثرلقیبرمقدار ” انحرافازقالب ” ،درفرایندلبهزنیمرحلهیدوم 112

5-4-5- بررسیاثرقطرقالببرقطرنهاییقطعه،درفرایندخمکاریغلتکی 114

5-4-6- بررسیاثرمشخصاتمکانیکیمادهبرقطرنهاییقطعه 118

5-5: نتیجهگیریوتحلیلنتایج 120

فصل ششم: نتیجه گیری و ارائه ی راه کار آینده

6-1: نتیجهگیری 125

6-2- راهکارآیندهیتحقیق 127

منابع 129

 

 

فهرست جدول ها

عنوان صفحه

جدول (2-1): مقایسهیزاویهیبازگشتالاستیک ]22[ 17

جدول (2-2): مقایسهیزاویهیبازگشتالاستیک ]22[ 17

جدول (5-1): ابعادواندازه‌هايقطعهینمونهبرایتستکشش 83

جدول(5-2): خصوصیاتالاستیکمادهازداده‌هايتستکشش 85

جدول(5-3): نقاطمجزاروینمودارتنشواقعی-کرنشپلاستیک 86

جدول(5-4): مقداروزاویه‌يبازگشتالاستیکودرصدخطایمحاسبه‌يآنها 98

جدول(5-5): اندازه‌يقطرداخلیوبازگشتالاستیکآن،درمدلونمونه‌يواقعی 103

جدول (5-6): مقادیرمحاسبهشدهیقطرنهاییوبازگشتالاستیک،باسهسایزالمانمختلف 106

جدول(5-7): ” انحرافازقالب ” خطیوزاویهایلبه‌يورقبرحسبتغییراتلقی 109

جدول(5-8): مقداروزاویه‌ي ” انحرافازقالب ”  لبه‌يورق،بهازایمقادیرمختلفشعاعفیلتماتریس 111

جدول(5-9): ” انحرافازقالب ”  لبه‌ي ” J-شکل ” برحسبتغییراتلقی 113

جدول(5-10): قطروبازگشتالاستیکنهاییقطعهدرحالت‌هايواقعیوشبیهسازی 115

جدول(5-11): خصوصیاتالاستیکتیتانیوم 118

جدول (5-12): مقادیرمحاسبهشدهیقطرنهاییوبازگشتالاستیک،بادوجنسمادهیمختلف 119

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

عنوان صفحه

شكل(1-1): باريكه‌يآب‌بندي.. 3

شکل (1-2): نمایبرشخوردهازیککمپرسورگریزازمرکز]1[. 4

شکل (1-3): مکانیزمایجادمانعدرمسیرنشتیسیالدرمجموعه‌ايازآببندهایشانهای   5

شکل (2-1): کرنشبهدستآمدهازتحلیلاختلافمحدود،دریکفرایندشکلدهیکششی]3[  10

شکل (2-2): نتیجهیمحاسباتبازگشتالاستیکدرخمشمجرایباز،بااستفادهازمدلهایسخت شوندگی

                ایزوتروپیک و سینماتیک]22[. 16

شکل (2-3): مقایسه‌يکیفینتایجمدلهایسختشوندگیایزوتروپیکوسینماتیک]22[  17

شکل (2-4): شبیهسازیبازگشتالاستیکدرریل “S-شکل” آلومینیومی]24[. 19

شکل(3-1): رفتارتنش- کرنشیکمادهیالاستیک-سختشوندهیپلاستیک،درآزمایشکشش]37[  25

شکل(3-2): نمودارجریانهایآرمانی]27[:.. 26

شکل (3-3): تقریبنمودارجریانمادهیواقعی،باتکه‌هايخطیبههمپیوسته]28[  27

شکل(3-4): تجزیهیکرنشکلیبهمولفه‌هايالاستیکوپلاستیک]28[. 29

شکل(3-5): همارزیتسلیم،دردوحالتتنشکهبهاندازه یتنشهیدروستاتیکبایکدیگراختلافدارند]30[  32

شکل(3-6) : سطحتسلیمسهبعدی. اگرمادهبهگونهایبارگذاریشودکهدرAدچارتسلیمشود،کرنش

پلاستیکبرایندبرسطحتسلیمعموداست]30[… 38

شکل(3-7): مشاهداتآزمایشیاثرباشینگر]13[. 39

شکل(3-8): مدلسختشوندگیسینماتیکیبرایتوصیفاثرباشینگر]13[. 40

شکل(3-9): نمایششماتیکسختشوندگیایزوتروپیکدرفضایتنش]31[. 40

شکل(3-10): نمایششماتیکسختشوندگیسینماتیکدرفضایتنش]31[. 41

شکل (3-11): نمایششماتیکسختشوندگیترکیبیایزوتروپیک- سینماتیکدرفضایتنش]31[.   42

شکل(3-12): نمایشهندسیسختشوندگیایزوتروپیک]32[. 43

شکل(3-13) : خمشیکنوارفلزیدرامتدادخطمستقیم.. 46

شکل (3-14): نمایشکشیدگیلایههایبیرونیوانقباضلایههایدرونیخموتارخنثی   47

شکل(3-15) : بازگشتالاستیکدرخمکاریورق]27[. 49

شکل (3-16): المانیازورقدرخمشباشعاعانحنایکم]25[. 51

شکل (3-17): وضعیتتنشدرالمانیازورقدرخمشباشعاعانحنایکم]25[. 53

شکل(4-1): نمایششماتیکعملیاتبرشدریکقالبسنبهوماتریس.. 58

شکل(4-2): نمایششماتیکفرایندخمش ” v– شکل” ورق.. 60

شکل(4-3): نمایششماتیکماشینخمکنندهی” v– شکل”.. 60

شکل(4-4): فرایندلبهزنیبااستفادهازقالبجاروکننده.. 61

شکل(4-5): نمایشلبهزنیانقباضی،لبهزنیکششیولبهزنیرویورقانحنادار]25[  61

شکل(4-6): خمیدگی‌هايدرونیوبیرونیدرخمکاریمقطع]25[. 62

شکل(4-7): نمایششماتیکفرایندخمکاریروتاریبازوایایکوچکتروبزرگتراز 90 درجه   63

شکل(4-8): خمشآزادورق.. 63

شکل(4-9): خمکاریآفست.. 64

شکل(4-10): فرایندخمشبا 4 قالبلغزنده.. 64

شکل(4-11): شکلدهیورقدرفرایندبیدینگ.. 65

شکل(4-12): نمایشفرایندهایتازنیودرزگیریورق.. 65

شکل(4-13): استفادهازفرمدهنده‌يسهغلتکیبرایفرمدادنلولهایورق.. 66

شکل(4-14): خمکننده‌هايغلتکیجاروییوغلتکیپیچشی.. 67

شکل(4-15): فرایندرولفرمینگبرایساختناودانی.. 68

شکل(4-16): قالبسنبهوماتریسبرایساختمقطعناودانیومقطع ” U– شکل”.. 69

شکل(4-17): مراحلتغییرشکلورقازنواربهباریکه‌يآببندی.. 70

شکل(4-18): چیدمانابتداییدستگاهلبهزنیورق.. 72

شکل(4-19): فرمدهی ” L–شکل ” ورق.. 72

شکل(4-20): فرمدهی ” J– شکل ” ورق.. 73

شکل(4-21): خمکاریغلتکیمقطع ” J– شکل “.. 74

شکل(4-22): نما‌يانفجاریازدستگاهشکلدهیباریکه‌يآببندی.. 74

شکل(5-1): مدلهندسیساختهشدهبرایفرمدهیمراحلیکودو.. 78

شکل(5-2): مراحلتغییرشکلدرمدل،باشرایطمرزیجابجاییانتخابشدهبرایپانچ‌ها   79

شکل(5-3): شکلورقدرپایانمراحل 1و 2 فرمدهی.. 79

شکل(5-4): مدلهندسیساختهشدهبرایفرمدهیمرحله‌يسوم.. 80

شکل(5-5): فرایندفرمدهیمرحله‌يسوم.. 81

شکل(5-6): شکلنهاییقطعهپسازسهمرحلهفرمدهی.. 81

شکل(5-7): شکلهندسیقطعه‌ينمونهبرایتستکشش.. 83

شکل(5-8): ناحیه‌يخطینمودارتنشکرنشمهندسی.. 84

شکل(5-9): نمودارتنشکرنشمهندسی،درمحدودهکرنشهایکوچک.. 84

شکل(5-10): نمودارتمامدامنهیتنش- کرنشمهندسیبرایورقازجنسفولادضدزنگ 304  85

شکل(5-11): نمودارتنشواقعیبرحسبکرنشپلاستیک.. 85

شکل(5-12): نمودارتنشواقعیبرحسبکرنشپلاستیکبانقاطمجزا.. 86

شکل(5-13): تغییرفرمواقعیمادهدراثراعماللنگرخمشی]38[. 88

شکل(5-14): تغییرفرمیکالمانخطیکاملاانتگرالگیریشده،دراثراعماللنگرخمشی]38[  89

شکل(5-15): شکلبندیالمانانتخابشدهبرایشبیهسازی]38[. 90

شکل (5-16): مشبندیسطحمقطعقطعه.. 91

شکل (5-17): مشبندیقطعهدرراستایطولی.. 91

شکل(5-18): نمایششماتیکمکانیزمواقعیومدلشدهیشکلدهیمرحله‌ياول.. 94

شکل(5-19): ترسیملبهیخمبرایاندازهگیریزاویه‌يآن،درنمونه‌ياصلی.. 95

شکل(5-20): مراحلاندازهگیریزاویه‌يلبهیخمدرقطعه‌ياصلی.. 96

شکل(5-21): نمایششماتیکمقداروزاویه‌يبازگشتالاستیک،درفرایندخمکاریلبه‌يورق   96

شکل(5-22): نتیجهیمحاسباتتئوریمرحلهیاولفرمدهی.. 97

شکل(5-23): اندازهگیریعرضمقطع ” J-شکل “.. 99

شکل(5-24): محاسباتتئوریفرمدهیمرحلهدوم.. 99

شکل(5-25): مقایسهیشکلنهاییقطعهیحاصلازمدلسازیباقطعهیاصلی.. 100

شکل(5-26): قوسداخلینمونه‌ياصلی،قطاعیازدایرهاست (قطرقالب 170 میلیمتر)   101

شکل(5-27): قوسداخلیقطعهیحاصلازمدلسازیفرایندشکلدهی،قسمتیازیکدایره‌يکاملاست

 (قطرقالب 125 و 170 میلیمتر).. 102

شکل(5-28): نتایجاستخراجشدهازمدلبرایفرمدهیمرحله‌يسوم.. 103

شکل (5-29): مشبندیباسهطولالمانمختلف.. 104

شکل (5-30): نتیجهیمحاسباتجابجایینقاطمشخصیازمدل،برایمحاسبهیقطرنهاییقطعه،بااستفاده

ازسهسایزالمانمختلف.. 105

شکل (5-31): نمایششماتیکلقیوانحرافازعمود،درمرحله‌ياولشکلدهی.. 107

شکل (5-32): نتیجه‌يمحاسباتبردارجابجایییکیازنقاطلبه‌يورق،بهازایمقادیرمختلفلقی   108

شکل(5-33): نمودارتغییرات ” انحرافازقالب ” خطیوزاویهایبرحسبلقی   109

شکل (5-34): محاسباتبردارجابجایییکیازنقاطلبه‌يورق،بهازایمقادیرمختلفشعاعفیلت   110

شکل (5-35): نمودارتغییراتبازگشتالاستیکخطیوزاویهای،برحسبشعاعفیلت   112

شکل(5-36): نمایششماتیکقالب‌هايخممراحلاولودوم.. 113

شکل(5-37): نمودارتغییرات ” انحرافازقالب ”  لبه‌ي ” J-شکل ” برحسبلقی   114

شکل(5-38): نمودارتغییراتقطرنهاییقطعه،برحسبقطرقالبدردوحالتواقعیوشبیهسازی   115

شکل (5-39): نمودارتغییراتبازگشتالاستیکقطریقطعه،برحسبقطرقالبدردوحالتواقعیوشبیهسازی   116

شکل(5-40): مقایسه‌يقطرنهاییقطعهباقطرقالبخمکاریغلتکی.. 116

شکل (5-41): نمودارتغییراتدرصدبازگشتالاستیکبرحسبقطرغلتکخمکاری.. 117

شكل (5-42): نمودارتنشواقعيبرحسبكرنشپلاستيكبراینوعخاصیازفلزتیتانیوم   118

شکل (5-43): مقایسهیبازگشتالاستیکدرموادازجنسفولادضدزنگوتیتانیوم.. 119

شکل (5-44): اثرخصوصیاتمختلفماده،بربازگشتالاستیکدرفرایندشکلدهی.. 121

شکل (5-45): نمودارتغییراتضریببازگشتالاستیک بر حسب مقادیر مختلف “𝑅𝑖/𝑡”  122