انتخاب صفحه

چکیده

در این تحقیق سعی شده است تا فرآیند کشش عمیق روی ورقهای ضخیم مورد بحث و بررسی قرار گیرد ،سپس بر اساس نتایج حاصله به شبیه سازی این فرآیند توسط نرم افزار المان محدودABAQUS v6.8 پرداخته شد. به دلیل محدویت های شکل پذیری ورق ضخیم در فرآیند شکل دهی، مطالعات بسیار کم لا اقل درداخل کشور انجام گرفته است. خواص مکانیکی ورق مورداستفاده، ایزوتروپ درنظرگرفته شده است.

رفتارماده به صورت صلب  – پلاستیک درنظرگرفته شده و با توجه به نسبت ابعاد ورق خام اولیه، از فرض کرنش صفحه ای در شبیه سازی استفاده شد. المان مربعی و مدل متقارن محوری فرض شده است.جهت تحلیل فرآیندشبیه سازی حل مسئله به روش صریح صورت پذیرفت. دراین تحقیق دو هدف اصلی درنظرگرفته شده که بااستفاده ازفرآیندشبیه سازی محقق می شود: هدف اول تخمین دقیق از پروفیل ضخامت دیواره کپسول حاصل از کشش عمیق و کرنشهای حاصل از آن است. هدف دوم به توصیف درست شرایط مرزی و مراحل حل مسأله کشش عمیق ورق های ضخیم بااستحکام بالا می پردازد. دراین پروژه تحقیقاتی فرآیندکشش عمیق یک کپسولCNGازورقی به ضخامت mm10، ازجنس فولادی با استحکام بالا به نام ISI4140تحلیل وشبیه سازی شده است.لذادرابتدا به تحلیل وبررسی فرآیندکشش عمیق ورق های ضخیم پرداخته شده ودرنهایت سه مرحله کشش عمیق جهت تولیدکپسول مذکور براساس قالب های طراحی شده درصنعت شبیه سازی می گردد. بعد از هر مرحله ی کشش، به علت وجود تنشهای پسماند نیاز به رفع کارسختی ایجادشده است. درپایان نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج حاصله دریک پروژه صنعتی مقایسه شد. نتایج نشان  م یدهد که پروفیل ضخامتی دیواره در حالت تجربی با داده های تحلیل عددی در یک محدوده معین قراردارد .همچنین با افزایش شعاع لبه ماتریس، متناسب با آن ضخامت دیواره ورق هم افزایش می یابد و نیز با شعاع لبه سنبه کوچکتر (50میلیمتر) م یتوان به بالاترین ضخامت در انتهای فرآیند رسید. با در نظر گرفتن شعاع بزرگی از لبه ماتریس، کمترین مقدار نیروی کشش جهت کشش مرحله سوم مورد نیاز است و در نهایت ،جهت کشش ورقهای ضخیم فولادی، مناسبترین شعاع لبه سنبه در محدوده ی 50 تا 80 میلیمتر وبرای ماتریس، این فاکتور در محدوده ی50 میلیمتر انتخاب گردید.

کلمات کلیدی: کشش عمیق، شبیه سازی، المان محدود، ورق ضخیم ،ABAQUS

شبیه سازی فرآیند کشش عمیق ورقهای ضخیم

شبیه سازی فرآیند کشش عمیق ورقهای ضخیم

فهرست مطالب

فصل1  ……………………………………………………………………………………………………………………………………

مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………………………………..  1

1-1.اهمیت تحقیق  …………………………………………………………………………………………………………………………  2

1-2.تاریخچه ی تحقیقات  ………………………………………………………………………………………………………………….  2

1-2- 1. نگاهی بر کارهای انجام شده پیرامون کشش عمیق  ………………………………………………………………………..  2

1-2- 2. نگاهی بر تحقیقات انجام شده حول محور کشش عمیق ورقهای ضخیم  ………………………………………………….  3

1-3.اهداف و طبقه بندی پایان نامه…………………………………………………………………………………………………………  4

فصل2  ………………………………………………………………………………………………………………………………..  6

تئوری تغییرشکل مومسانی درکشش عمیق ………….  6

2-1.مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………………………………….  7

2-1- 1. دسته بندی فرآیندهای تولید  ………………………………………………………………………………………………………  7

2-1- 2. مزیت فناوری شکل دهی فلزات  …………………………………………………………………………………………………..  7

2-2.اهمیت استفاده از تئوری مومسانی درکشش عمیق  ………………………………………………………………………………  8

2-2- 1. تغییر  شکلهای کشسان  …………………………………………………………………………………………………………..  8

2-3.تانسورتنش………………………………………………………………………………………………………………………………..  8

2-4.خواص تانسورتنش  …………………………………………………………………………………………………………………….  10

2-5.تنش صفحه ای یاحالت تنش دومحوری  …………………………………………………………………………………………….  11

2-6.کرنش ها  ………………………………………………………………………………………………………………………………..  13

2-7.سرعتهاونرخ کرنش ها  ………………………………………………………………………………………………………………..  14

2-8.تغییرشکل همگن  ……………………………………………………………………………………………………………………..  14

2-9.کرنش مومسان(حقیقی)وکرنش مهندسی(شکل2- 7)  ………………………………………………………………………….  15

2-10.حالت تنش  ……………………………………………………………………………………………………………………………  16

2-10- 1. تبدیل تانسور تنش به ماتریس  ………………………………………………………………………………………………..  16

2-10- 2. معیار تسلیم  ……………………………………………………………………………………………………………………..  17

2-10- 3. معیار تسلیم ترسکا  ……………………………………………………………………………………………………………..  18

2-10- 4. معیار تسلیم فون میزز……………………………………………………………………………………………………………  19

2-11.آنالیز غشایی یک پوستۀ دوار[21و22].  …………………………………………………………………………………………..  20

2-12.آنالیز غشایی قطعات استوانه ای درفرآیند کشش عمیق………………………………………………………………………  23

2-13.اثراصطکاک ورقگیر  ………………………………………………………………………………………………………………….  25

فصل3 ………………………………………………………………………………………………………………………………….26

اصول طراحی قالبهای کشش عمیق  …………………………………………26

3-1.مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………………………………  27

3-2.تعریف  ………………………………………………………………………………………………………………………………….  27

3-2- 1. اجزاء قالب  …………………………………………………………………………………………………………………………  27

3-2- 2. تقسیم بندی بلانک به نواحی مختلف[25]……………………………………………………………………………………..  29

3-3.دسته بندی انواع عملیات کشش عمیق فلزات  ……………………………………………………………………………………  29

3-4.اساس فرآیند کشش عمیق برمبنای دستگاه های پرس  ………………………………………………………………………..  31

3-4- 1. کار کشش در پرسهای ساده یا تک عمله(Single Action)  ……………………….ا…………………………………………….  31

3-4- 2. کار کشش در پرسهای دوعمله  …………………………………………………………………………………………………  32

3-5.نحوه عملکرد قالبهای کشش عمیق………………………………………………………………………………………………….  33

3-6.پارامترها ی موثربرفرآیند کشش عمیق  ……………………………………………………………………………………………..  35

3-6-1. ورق اولیه یا قطعه خام کشش  ……………………………………………………………………………………………………  35

3-6-2. نسبت کشش مجاز  ………………………………………………………………………………………………………………..  39

3-6-3. مراحل کشش برای ورقهای ضخیم[18]  ………………………………………………………………………………………..  39

3-6-4. عمق کشش  ………………………………………………………………………………………………………………………  41

3-6-5. شعاع لبه سنبه  ……………………………………………………………………………………………………………………  42

3-6-6. شعاع پروفیل لبه ماتریس…………………………………………………………………………………………………………..  42

3-6-7. کلیرانس یا لقی شعاعی قالب………………………………………………………………………………………………………  44

3-7.کرنش سختی مواد……………………………………………………………………………………………………………………….  46

3-7- 1. کار سختی و محاسبات مربوط  ……………………………………………………………………………………………………  46

3-7- 2. کاهش ضخامت دیواره یا اتوکاری  ………………………………………………………………………………………………….  48

3-7- 3. دوربری فلانچ  ……………………………………………………………………………………………………………………….  50

3-8.محاسبه یسرعت درعملیات کشش[27].  ………………………………………………………………………………………….  51

3-9.روش های آزمایش شکل پذیری ورق  ……………………………………………………………………………………………….  52

3-9- 1. آزمایش کشش فنجانی  ………………………………………………………………………………………………………..  53

3-9- 2. آزمایش کشش دو بعدی اریشزن  …………………………………………………………………………………………………  54

3-10.مراحل فرآیند کشش فنجانی  …………………………………………………………………………………………………………  55

3-10- 1. مقدمه  ………………………………………………………………………………………………………………………………  55

3-10- 2. مرحله اول: خمش[27]……………………………………………………………………………………………………………..  55

3-10- 3. مرحله دوم: صاف کاری  …………………………………………………………………………………………………………….  56

3-10- 4. مرحله سوم: اصطکاک  …………………………………………………………………………………………………………….  57

3-10- 5. مرحله چهارم: فشار  ………………………………………………………………………………………………………………  57

3-10- 6. مرحله پنجم: کشش……………………………………………………………………………………………………………….  59

3-11.عیوب پدیده آمده ضمن کشش عمیق  ……………………………………………………………………………………………..  60

3-11- 1. کلیرانس یا لقی  ……………………………………………………………………………………………………………………  60

3-11- 2. فشار ورق گیر………………………………………………………………………………………………………………………  60

3-11- 3. پارامتر شعاع سنبه و شعاع ماتریس  ………………………………………………………………………………………….  61

فصل4  ………………………………………………………………………………………………………………………………..63

شبیه سازی فرآیندکشش عمیق ورقهای ضخیم  …………………………63

4-1.مقدمه:  ………………………………………………………………………………………………………………………………..  64

4-2.روش های تحلیل فرآیند کشش عمیق……………………………………………………………………………………………..  64

4-2- 1. روشهای تحلیلی…………………………………………………………………………………………………………………  64

4-2- 2. روشهای عددی…………………………………………………………………………………………………………………..  65

4-2- 3. روش اجزاء محدود  ………………………………………………………………………………………………………………  65

4-3.رهیافت روش اجزاء محدود درشکل دهی فلزات……………………………………………………………………………………66

4-3- 1. مسیر حل یک مسئله در اجزاء محدود:  ………………………………………………………………………………………66

4-3- 2. مزایای عمده روش FE………………………………………………ا…………………………………………………………..66

4-3- 3. اساس فرمول بندی اجزاء محدود  ……………………………………………………………………………………………66

4-3- 4. انواع توابع و اپراتورهای لازم  ………………………………………………………………………………………………..  67

4-3- 5. میدانهای برداری و کاربردی مهم[25]  ………………………………………………………………………………………  68

4-4.فرمول سازی روش تحلیل صریح[41].  …………………………………………………………………………………………  70

4-4- 1. مقایسه روشهای تحلیل ضمنی و صریح  ………………………………………………………………………………….  70

4-4- 2. مدلسازی کشش عمیق استوانه ای بوسیله روش المان محدود  …………………………………………………….  71

4-4- 3. تاریخچه ی روش  ……………………………………………………………………………………………………………  72

4-4- 4. نواحی و شرایط مرزی:  …………………………………………………………………………………………………….  73

4-4- 5. اعمال شرایط مرزی در ابتدای آنالیز:[42]  ……………………………………………………………………………….  74

4-4- 6. صفحه ای متقارن در OACEL JH GO(در صفحه ی x-z)  ……………………..ا…………………………………………..  75

4-4- 7. صفحه ای متقارن در OBDFMKI GO (در صفحه ی Y-Z)  …………………….ا……………………………………..  76

4-4- 8. سطوح میانی قالب- ورق (سطح JKMLJ)  …………………………………………ا………………………………….  76

4-4- 9. سطح با نیروی ورق گیر( سطح CDFEC):  …………………………………ا………………………………………….  77

4-5.مراحل مقدماتی شبیه سازی  ………………………………………………………………………………………………  77

4-5- 1. ابعاد قالبهای کشش عمیق و هندسه مدل…………………………………………………………………………….  77

4-5- 2. ابعاد قالب برای کشش عمیق ورق ضخیم در کشش اول ……………………………………………………………  78

4-5- 3. ابعاد قالب برای کشش مرحله دوم  …………………………………………………………………………………….  78

4-5- 4. ابعاد قالب برای کشش مرحله سوم…………………………………………………………………………………….  79

4-5- 5. خواص مکانیکی و پلاستیسیته ورق فولادی   AISI 4140  ……………………………….ا………………………..  81

4-6.فرآیندمدل سازی کشش عمیق ورق ضخیم درنرم افزار  …………………………………………………………………  82

4-6-1. مراحل پی شپردازش در مدل سازی  ……………………………………………………………………………………  83

4-6-2. مراحل پردازش و پس پردازش در شبیه سازی  ……………………………………………………………………….  86

4-6-3. مشاهده نتایج شبیه سازی  …………………………………………………………………………………………….  87

4-7.نتایج شبیه سازی………………………………………………………………………………………………………………  90

فصل5  ………………………………………………………………………………………………………………………….91

بررسی نتایج تجربی……………………………………………..91

5-1.مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………………………….  92

5-2.محاسبات کلی فرآیند  …………………………………………………………………………………………………………  92

5-2- 1. محاسبه ی کاپ اولیه………………………………………………………………………………………………………..  92

5-2- 2. محاسبه ی کاپ مرحله دوم  ……………………………………………………………………………………………….  93

5-2- 3. محاسبه ی کاپ مرحله سوم  ……………………………………………………………………………………………..  93

5-2- 4. محاسبه شعاع های ماتریس کشش………………………………………………………………………………………  93

5-2- 5. محاسبه شعاع لبه سنبه  ………………………………………………………………………………………………….  94

5-3.لقی هاو تلرانس ها………………………………………………………………………………………………………………  95

5-4.گزارشکارتجربی برای کشش عمیق ورقه ای ضخیم  ……………………………………………………………………..  95

5-4- 1. معرفی کپسول C.N.Gازنوع اول  ……………………………………………………………………………………………  96

5-4- 2. روش تولید  ……………………………………………………………………………………………………………………  96

5-5.بررسی نتایج حاصل از کارتجربی  ………………………………………………………………………………………………  97

فصل6  ………………………………………………………………………………………………………………………….100

بحث و نتایج  …………………………………………………………………………………………………………………..100

6- 1.مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………………………….  101

6- 2.بررسی تأثیر تغییرشعاع لبه یسنبه برپارامترهای فرآیند کشش عمیق  …………………………………………………….  102

6- 2-1. تأثیر شعاع لبه ی سنبه بر پروفیل ضخامتی و کرنش نقاط دیواره  ……………………………………………………….  102

6- 2-2. بررسی تأثیر شعاع لبه سنبه بر نیروی کشش سنبه (Rpیا Rs)……………………………..ا………………………….  105

6- 3.بررسی تأثیر تغییرشعاع لبه یماتریسبرپارامترهای فرآیند کشش عمیق…………………………………………………….  106

6- 3-1. تأثیر شعاع لبه ی ماتریس بر پروفیل ضخامتی و کرنش نقاط دیواره……………………………………………………….  106

6- 3-2. بررسی تأثیر شعاع لبه ی ماتریس بر نیروی کشش سنبه  ………………………………………………………………  106

6- 4.بررسی اثر ضریب اصطکاک برنتایج تحلیل  ………………………………………………………………………………………  108

6- 4-1. بررسی تأثیر ضریب اصطکاک بر پروفیل ضخامتی و کرنش دیواره کپسول  ……………………………………………….  108

6- 4-2. بررسی تأثیر ضریب اصطکاک بر نیروی کشش سنبه  ……………………………………………………………………..  110

6- 4-3. تأثیر ضریب اصطکاک بر نیروی کلی شکل دهی  ……………………………………………………………………………  112

6- 5.مقایسه کانتورضخامت یبا تغییرشعاع  لبه سنبهواعمال ضرایب اصطکاک:05/0-  1/0-  15/0  …………………………….  112

6- 6.مقایسه نمودارهای نیروی سنبه با تغییر شعاع لبه سنبه و اعمال ضرای با صطکاک:05/0-  1/0-15/0  ………………..  114

6- 7.مقایسه پروفی لهای ضخامت با تغییر شعاع لبه ماتریس و اعمال ضرایب اصطکاک:05/0-1/0-15/0……………………..  115

6- 8.مقایسه نمودار های نیروی سنبه بازای تغییردرشعاع لبه ماتریس3(نوع شعاع مختلف)واعمال ضرایب اصطکاک:05/0-1/0-  15/0  …  116  فصل7……………………………………………………………………………………………………………………………….118

نتیجه گیری ……………………………………………………………………………………………………………………….118

7-1.مقدمه  ………………………………………………………………………………………………………………………………  119

7-2.نتای جپروژه  ………………………………………………………………………………………………………………………..  119

7-3.پیشنهاداتآتی  ………………………………………………………………………………………………………………………  120

فصل8 ……………………………………………………………………………………………………………………………..  121

منابع و مراجع  ……………………………………………………………………………………………………………………..  121

8-1.منابع  ومراجع…………………………………………………………………………………………………………………………  122


 مقطع : کارشناسی ارشد

تعداد صفحات فایل : 145

دانلود بخشی از پایان نامه شبیه سازي فرآیند کشش عمیق ورقهاي ضخیم

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید