لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

مدل سازی ریاضی مرحله ای مهم در طراحی و بهینه سازی ابزار و پارامترهای عملیات شکل دهی فلزات است. نمودار حد شکل دهی فلزات نیز به عنوان یک ابزار کارآمد در تولید بهینه قطعات به روش شکل دهی، مورد توجه محققان قرار گرفته است. با توجه به شکل پذیری اندک آلیاژهای تیتانیوم و کاربردهای فراوان این آلیاژها در صنایع پیشرفته نظیر هوا و فضا، مطالعه رفتار این آلیاژها در شکل دهی، اهمیت فراوانی پیدا کرده است. با توجه به هزینه های بالای روش های تجربی تعیین حد شکل دهی مخصوصا در دماهای بالا، روش عددی، توجه محققان زیادی را جلب کرده است. روش عددی تحت تاثیر مدل سازی دقیق رفتار الاستیک-پلاستیک ماده است. در آلیاژ Ti-64 تیتانیوم، رفتار نامعمول مکانیکی از قبیل ناهمسانگردی پلاستیک و عدم تقارن کشش و فشار در جهت های مختلف مشاهده می شود. در این مقاله روش عددی مارشینیاک به همراه سطوح تسلیم کازاکا و هیل در محاسبه حد شکل دهی آلیاژ Ti64 به کار رفته است. ملاحظه می گردد که پیش بینی حد شکل دهی با استفاده از سطح تسلیم کازاکا به نتایج تجربی موجود نزدیک تر است. علت این موضوع، پیش بینی بهتر سطح تسلیم کازاکا از رفتار آلیاژ تیتانیوم از قبیل ناهمسانگردی در ضرایب لانکفورد و تنش های تسلیم است. پیش بینی سطوح تسلیم هیل و کازاکا از ضرایب لانکفورد و تنش های تسلیم مقایسه شده است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این تحقیق برای آلیاژ آلومینیوم 5083، تحت کشش های تک محوره و دومحوره، به صورت های تجربی و عددی، نمودار تنش حد شکل دهی استخراج شده است. برای این هدف نمونه ی صلیبی لیونل و نیز یک سازواره وابسته ی کشش دومحوره ساخته شده است. با استفاده از این سازواره و نیز دستگاه کشش فشار تک محوره ی اینسترون 1343، آزمون دومحوره مساوی در دمای محیط و نرخ کرنش متوسط 0/0003 بر ثانیه انجام شده است. موقعیت آشکار شدن آسیب، شکل توسعه یافته ی آن، و نمودارهای نیروهای شکست روی بازوهای نمونه در بررسی های آزمایشگاهی و عددی مورد توجه بوده است. برای شبیه سازی رفتار شکست روش اجزای محدود به کار گرفته شده است. نمونه ی صلیبی تحت بارگذاری با نسبت های مختلف قرار گرفته و به صورت عددی نتایج شکست استخراج شده است. همبستگی بسیار خوبی بین نتایج عددی و آزمایشگاهی دیده شد. در نهایت تحت نسبت بارهای مختلف، نقاط دومحوره ی کششی در صفحه ی تنش برای آلیاژ آلومینیوم 5083 استخراج شد. نموداری که از این نقاط می گذرد موید مکان هندسی شکست ماده است و به آن نمودار تنش حدشکل دهی گفته می شود.

امروزه استفاده از ورق های دولایه فلزی راه حلی مناسب برای تولید محصولاتی چند کاربره محسوب می شود. به طور کلی ورق های دولایه فلزی دارای ویژگی هایی از قبیل بهبود شکل پذیری ورق با شکل پذیری کم، افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سایش، و کاهش وزن و هزینه قطعات تولیدی می باشند. به همین منظور مطالعه میزان شکل پذیری ورق های دولایه فلزی، دارای نقشی اساسی در طراحی عملیات شکل دهی ورق های فلزی می باشد. نمودار حد شکل دهی روشی مناسب برای تعیین قابلیت شکل پذیری ورق های فلزی در فرآیندهای شکل دهی فلزات می باشد. هدف در این کار پژوهشی، انجام آزمایش تجربی برای تعیین نمودار حد شکل دهی ورق های دولایه فلزی بوده است. نمودار حد شکل دهی به عنوان یک معیار برای پیش بینی وقوع حالت گلویی شدگی که در نهایت منجر به پارگی ورق فلزی می شود به کار گرفته خواهد شد. در تحقیق حاضر، نمودار حد شکل دهی ورق دولایه فلزی آلومینیوم - مس برای نخستین بار به صورت تجربی به دست آمده است.

فرآیند الکتروهیدرولیک فرمینگ یک روش شکل دهی فلزات بصورت پالسی می باشد که در آن از تخلیه بار الکتریکی در امتداد دو یا چند الکترود که درون سیال قرار گرفته است، برای شکل دادن ورق فلزی استفاده می شود. با انجام مجموعه ای از تست های تجربی میزان شکل پذیری ورق با استفاده از فرآیند الکتروهیدرولیک فرمینگ در کنار فرآیند شبه استاتیک مورد محاسبه قرارگرفته است. همچنین یک روش نظری برای مقایسه نتایج تجربی و تحلیلی بررسی شده است. تست های تجربی الکتروهیدرولیک فرمینگ بر روی ورق های آلیاژ آلومینیوم گریدبندی شده بصورت کروی جهت بدست آوردن نمودار حد شکل دهی بررسی گردیده است. نه تنها تطابق خوبی فیمابین منحنی های تجربی بدست آمده از تست نیمه استاتیک و روش نظری حاصل شده است، همچنین فرآیند الکتروهیدرولیک فرمینگ موجب بهبود شکل پذیری آلیاژ آلومینیوم با توجه به نمودارهای حد شکل دهی در کرنش های حداکثری تا بیش از 26 درصد در مقایسه با فرآیندهای با سرعت پایین نیز گردیده است.

هدف از انجام این تحقیق، استخراج پارامترهای لازم برای مدل سازی آسیب به روش عددی و با استفاده از نرم افزارABAQUS  است. برای مقایسه و بررسی صحت نتایج این روش، این پارامترها به روش عملی استخراج شده اند. برای این منظور، ابتدا پارامترهای نمودار FLD به طور عملی از آزمون اریکسن برای فولاد زنگ نزن نیمه پایدار آستنیتی 304 استخراج شده است. با یک روش جدید، رفتار تغییر فاز از آستنیت به مارتنزیت این فولاد در حین شکل دهی کشش عمیق توسط نرم افزارهای CLEMEX و SIGMAPLOT مدل شده است و نتایج آن با تعریف تغییرات خواص مکانیکی و فیزیکی ماده الاستیک - پلاستیک با برنامه نویسی به زبان فورترن توسط زیربرنامه VUMAT به نرم افزارABAQUS  انتقال می یابد. سپس آزمون اریکسن در نرم افزار ABAQUS شبیه سازی گردیده و از زیربرنامه ذکر شده جهت تعریف تغییرات خواص در شبیه سازی استفاده شده است. نقاط مستعد به گلویی شدن موضعی، برای تمام نمونه ها شناسایی شده و نمودار FLD عددی بر اساس کرنش های اصلی در این نقاط ترسیم شده است، در پایان، نتایج حاصل از این روش و پارامترهای به دست آمده از آزمایش عملی روی نمودار FLD مقایسه می شوند.