دانشگاه یزد
دانشکده مهندسی مکانیک
پایان نامه
برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی مکانیک
موضوع:
طراحی بهینه منحنی فشار- تغذیه‌ی محوری در فرآیند هیدروفرمینگ گرم لوله‌های سه‌راهی
استاد راهنما:
دکتر قاسم امیریان
استاد مشاور:
دکتر روح الله عزیزی تفتی
زمستان 93
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده:
امروزه کاربرد آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم در صنایع خودروسازی و هوافضا به دلیل بالا بودن استحکام این آلیاژها و سبک وزن بودن آن‌ها رو به افزایش است. از آن‌جا که قابلیت شکل‌دهی این آلیاژها در دمای محیط پایین می‌باشد، شکل‌دهی این آلیاژها در دماهای بالا شکل‌پذیری آن‌ها را بهبود می‌دهد. از این رو در این پژوهش، شکل‌دهی آلیاژ آلومینیوم AA7075 در فرآیند هیدروفرمینگ گرم یک لوله سه‌راهی در دماهای بالا بررسی شده است. بدین منظور، فرآیند در نرم‌افزار اجزای محدود ABAQUS شبیه‌سازی شده و جهت حصول اطمینان از صحت آن، نتایج با داده‌های آزمایش تجربی ارائه شده در مقالات موجود مقایسه شده است. در ادامه اثر دما بر شکل‌دهی لوله‌ی آلومینیومی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد افزایش دما در فرآیند هیدروفرمینک گرم لوله‌های سه‌راهی سبب بهبود توزیع ضخامت و افزایش ارتفاع برآمدگی در لوله‌ی سه‌راهی می‌شود. همچنین در فرآیند هیدروفرمینگ گرم می‌توان با فشارداخلی کمتر نسیت به فرآیند هیدروفرمینگ سرد، لوله با توزیع ضخامت یکنواخت‌تر و ارتفاع برآمدگی بیشتر تولید کرد.
در این پژوهش از روش طراحی آزمایش تاگوچی برای بدست آوردن داده‌های مورد نیاز برای بین متغیرهای ورودی و خروجی این فرآیند استفاده شد. تعداد 32 آزمایش با بهره گرفتن از شبیه‌سازی اجزای محدود فرآیند در دمای 150 درجه سانتی‌گراد برای آلیاژ AA6063 ، انجام شد. مدل رگرسیون خطی برای برآزش داده‌های آزمایشی استفاده شد. برای بهینه‌سازی متغیرهای ورودی فرآیند با هدف تولید لوله بدون عیوب چروکیدگی و ترکیدگی از مدل رگرسیون خطی به عنوان تابع هدف استفاده شد. نتایج شبیه‌سازی اجزای محدود انجام شده با بهره گرفتن از کمیت‌های بهینه ، حصول اهداف بهینه‌سازی را نشان می‌دهند.
فهرست مطالب
1-2 تاریخچه و دسته‌بندی روش هیدروفرمینگ 4
1-5 هیدروفرمینگ فشار بالای ورق 6
1-8 ابزار و تجهیزات سیستم هیدروفرمینگ 9
1-10 عیوب محصولات هیدروفرمینگ لوله 11
1-12 اهداف و ساختار پایان‌نامه 16
2-2 بیان ریاضی یک مسئله بهینه سازی 20
2-4 تعیین پارامترهای الگوریتم ژنتیک و نکات کاربردی 27
فصل3: شبیه‌سازی فرآیند هیدروفرمینگ گرم 29
3-2 شبیه‌سازی اجزا محدود سرد فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌ی سه‌راهی 30
3-3 شبیه‌سازی گرم فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌های سه‌راهی 35
4-2. متغیرهای ورودی و خروجی فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌ی سه‌راهی 40
4-3-1. تعاریف و اصطلاحات طراحی آزمایش 42
4-3-3. طراحی آزمایش به روش تاگوچی 46
4-5. بهینه‌سازی به روش الگوریتم ژنتیک 49
5-2 اثر دما بر توزیع ضخامت آلومینیوم 52
5-3 اثر دما بر ارتفاع برآمدگی 54
5-4 بررسی تأثیر دما بر نیروهای شکل‌دهی 54
5-5 تولید لوله در قالب با شعاع گوشه‌ی تیزتر به کمک هیدروفرمینگ گرم 56
5-6 بررسی نتایج شبیه‌سازی انجام شده با بهره گرفتن از کمیت‌های بهینه 58
5-6-1 حرکت بهینه‌ی سنبه‌ی متقابل 60
5-6-2 مقایسه نتایج شبیه‌سازی و نتایج آزمایش‌ها 62
5-6-3 مقایسه محصول سرد(هوانگ) و گرم 63
فصل6: نتیجه‌گیری و پیشنهادها 65
ضمیمه 72
فهرست شکل‌ها
شکل 1‑1 مراحل یک فرآیند هیدروفرمینگ لوله 2
شکل 1‑3 تقسیمات فرآیند هیدروفرمینگ 4
شکل 1‑5 کشش عمیق هیدرومکانیکال 6
شکل 1‑6 هیدروفرمینگ فشار بالای ورق برای ورق تکی 7
شکل 1‑7 هیدروفرمینگ فشار بالای ورق برای ورق دولایه 7
شکل 1‑8 مراحل تولید لوله‌ی سه‌راهی در فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌ی سه‌راهی 8
شکل 1‑10 اجزا سیستم هیدروفرمینگ لوله 10
شکل 1‑11 عیوب ایجاد شده در حین فرآیند هیدروفرمینگ 12
شکل 1‑12 سیستم گرمایش ترکیبی 15
شکل 2‑1 انواع فرزندان ایجاد شده در الگوریتم ژنتیک 26
شکل 3‑2 شبکه‌بندی لوله (مدل یک چهارم) 31
شکل 3‑3 شبکه‌بندی قالب (مدل یک چهارم) 32
شکل 3‑4 شبکه‌بندی سنبه‌ی متقابل (مدل یک چهارم) 32
شکل 3‑5 نمای مونتاژ شده‌ی مدل 32
شکل 3‑6 تغییرات فشار داخلی در طی فرآیند 33
شکل 3‑7 میزان جابجایی سنبه‌ی متقابل در طی فرآیند 33
شکل 3‑8 میزان جابجایی محوری در طی فرآیند 34
شکل 3‑9 مسیر بررسی توزیع ضخامت 34
شکل 3‑10 مقایسه‌ی نتایج کار تجربی هوانگ و شبیه‌سازی اجزا محدود 35
شکل 3‑11 ابعاد قالب هیدروفرمینگ شکل‌دهی محدب 36
شکل 3‑12 لوله‌ی تولید‌شده‌ی کار تحقیقاتی هاشمی و همکارانش 37
شکل 3‑13 مقایسه توزیع ضخامت کار تجربی هاشمی و شبیه‌سازی اجزا محدود 37
شکل 4‑1 ارتفاع برآمدگی در لوله‌ی سه‌راهی 40
شکل 4‑3 کمیت‌های منحنی سه مرحله‌ای فشار داخلی 44
شکل 4‑4 کمیت‌های نمودار تغذیه‌ی محوری با سرعت ثابت 44
شکل 4‑5 کمیت‌های نمودار حرکت سنبه‌ی متقابل 44
شکل 5‑1 نمودار تنش حقیقی-کرنش حقیقی آلیاژ AA7075 52
شکل 5‑2 توزیع ضخامت در دماهای مختلف 53
شکل 5‑ 3 ارتفاع برآمدگی لوله در دماهای مختلف 54
شکل 5‑4 توزیع ضخامت در راستای طول لوله 55
شکل 5‑5 ارتفاع بالج برای دمای 20 درجه سانتی‌گراد و 180 درجه سانتی‌گراد 56
شکل 5‑6 ضخامت لوله در نقطه‌ی B برای شعاع گوشه‌ی 10 و 15 میلی‌متر 57
شکل 5‑7 ارتفاع برآمدگی برای شعاع گوشه‌ی 10 و15 در دماهای مختلف 58
شکل 5‑8 کمیت‌های بهینه منحنی فشار داخلی 58
شکل 5‑9 کمیت‌های بهینه‌ی منحنی تغذیه‌ی محوری 59
شکل 5‑10 کمیت‌های بهینه‌ی منحنی حرکت سنبه‌ی متقابل 59
شکل 5‑ 11 تغیرات ضخامت نقطه‌ی C 60
شکل 5‑ 12حرکت بهینه‌ی سنبه‌ی متقابل 61
شکل 5‑13 مقایسه محصول سرد (هوانگ) و گرم 63
فهرست جداول
جدول 3‑1 خواص مکانیکی AA6063 30
جدول 4‑1 مقادیر هوانگ برای متغیرهای بارگذاری[6] 45
جدول 4‑2 سطوح انتخاب شده‌ی عوامل آزمایش 45
جدول 4‑3 آرایه‌های استاندارد 47
جدول 4‑4 مشخصات الگوریتم ژنتیک 49
جدول 4‑5 مقادیر بهینه‌ی متغییرهای ورودی فرآیند 50
جدول 5‑1 نتایج بهترین آزمایش‌ها 62
جدول 5‑2 نتایج شبیه‌سازی انجام شده با بهره گرفتن از کمیت‌های بهینه 62
فصل1: مقدمه
1-1 فرآیند هیدروفرمینگ[1]:
هیدروفرمینگ یک فرآیند شکل‌دهی فلزات است که به جای ابزارهای سختی مانند سنبه و قالب از سیال با فشار بالا (مایع یا گاز) برای تغییرشکل پلاستیک لوله یا ورق استفاده می‌کند. شکل 1-1 فرآیند هیدروفرمینگ لوله را نشان می‌دهد.
| شکل 1‑1 مراحل یک فرآیند هیدروفرمینگ لوله [1] |
با بهره گرفتن از این شیوه می‌توان قطعات با شکل‌های پیچیده را با هزینه‌ی کمتر و استحکام بیشتر در مقایسه با آهن‌گری، ریخته‌گری و … تولید کرد. به‌صرفه‌بودن این روش از نظر اقتصادی به این دلیل است که مراحل شکل‌دهی در این روش به یک مرحله کاهش می‌یابند. شکل 1-2 چند مورد از استفاده از روش هیدروفرمینگ را برای تولید قطعات خودرو نشان می‌دهد [1].
| الف) |
| ب) پ) |
| شکل 1‑2 موارد استفاده از روش هیدروفرمینگ برای تولید قطعات خودرو.(الف) قطعات مورد استفاده در بدنه‌ی خودرو. (ب)محفظه‌ی سوخت خودرو . (پ) محور بادامک. (ت) اگزوز خودرو. (ث) سازه‌ی خودرو [2] |
[1] hydroforming
تعداد صفحه : 99
قیمت :14700 تومان
