تحلیل کرانه بالایی فرآیند کشش ورق با قالب گوه ای شکل
چکیده
امروزه مواد تک¬لایه نمی¬توانند تمام خصوصیات مورد نیاز صنعت¬گران را برآورد نمایند، بنابراین استفاده از مواد با ساختارهای مرکب و چندلایه توسعه یافته¬است. کاربرد و استفاده از ور¬ق¬های فلزی چندلایه به دلیل ایجاد خواص ترکیبی در لایه¬ها، مانند ایجاد خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی متفاوت و مطلوب، دستیابی به ساختارهای کم¬ وزن و سبک، مقاومت در برابر خوردگی و جاذب ارتعاشی در صنایع مختلف از جمله صنعت نفت، پتروشیمی، صنایع هوافضا و دفاعی، صنایع الکتریکی، صنایع خانگی و نیز دیگر حوزه¬های صنعت بسیار فراوان است. در این پایان¬نامه، فرآیند کشش ورق¬ ساندویچی متقارن در قالب گوه¬ای شکل، که روشی کم هزینه و ساده¬ به لحاظ تجهیزات مورد نیاز برای تولید ورق¬های چندلایه است، بررسی شد. به دلیل حالت تنش فشاری در فرآیند کشش در حین عبور ورق¬ها از درون قالب، جوش سرد و باندهای متالورژیکی بین لایه¬ها ایجاد می¬شود، به همین دلیل می¬توان از این روش برای تولید محصولات چندلایه استفاده کرد. اساس تحلیل فرآیند کشش، تعیین ناحیه¬های تغییر شکل و میدان سرعت در هر ناحیه است. تعیین مرزهای ناحیه¬های تغییر شکل مناسب، باعث می¬شود که نتایج حل و نیز میدان سرعتی که به واسطه آن یافت می¬شود، به حل واقعی نزدیک¬تر شود. با مطالعه پژوهش¬های گذشته، نتایج شبیه¬سازی اجزا محدود و آزمایش¬هایی که در فرآیندهای کشش از درون قالب گوه¬ای شکل انجام گرفته¬است، مشخص شده¬است که در ناحیه تغییر شکل، خطوط جریان فلز مستقیم نمی¬باشد ولی تاکنون در هیچ¬یک از مطالعات، این مورد در تحلیل مدل نشده¬است. در این پایان¬نامه با در نظر گرفتن مرز نمایی برای ناحیه تغییر شکل، برای اولین¬بار با ارائه میدان سرعت جدیدی با داشتن مولفه زاویه¬ای علاوه بر مولفه شعاعی در قالب گوه¬ای شکل (قالب خطی)، این نقیصه برطرف شده و خمیدگی خطوط جریان ناحیه تغییر شکل مدل شده¬است. این میدان سرعت برای تحلیل فرآیند کشش ورق¬های ساندویچی متقارن استفاده شده¬است. با استفاده از این میدان سرعت و حل آن برای جابجایی، خط مشترک بین دو لایه، خطوط جریان ماده در ناحیه تغییر شکل و ضخامت نهایی لایه¬ها در خروج از قالب بدست آورده شدند. در این پایان¬نامه فرآیند کشش ورق ساندویچی متقارن به روش کرانه بالایی تحلیل و به روش اجزا محدود (نرم افزار abaqus) شبیه¬¬سازی شده¬است. ورق به شش ناحیه کوچک تر تقسیم شده و با استفاده از میدان سرعت هر ناحیه، مقادیر نرخ¬های کرنش محاسبه شده اند. سپس توان داخلی، توان برشی ناپیوستگی سرعت و توان اصطکاکی برای ورق به دست آمده و در انتها مقدار بهینه زاویه قالب، شکل مرز ناحیه تغییر شکل و نیروی کشش محاسبه شده¬اند. نتایج حل تحلیلی با نتایج به دست آمده از آزمایش های سایر محققان و شبیه¬سازی مقایسه گردید و مشخص شد نتایج حل حاضر مطابقت مناسبی با نتایج شبیه¬سازی و آزمایش¬ها دارد. در پایان نیز تاثیر پارامتر¬های مختلف روی مقدار نیروی مورد نیاز فرآیند و زاویه بهینه بررسی شدند.