دانلود پایان نامه ارشد: مدلسازی با استفاده از نرم افزار تجاری ABAQUS و بررسی تجربی نیروها

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی مکانیک

گرایش :طراحی کاربردی

عنوان : مدلسازی با استفاده از نرم افزار تجاری ABAQUS و بررسی تجربی نیروها 

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد خمینی شهر

دانشکده مکانیک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد M.Sc

گرایش مهندسی مکانیک – طراحی کاربردی

مدلسازی با استفاده از نرم افزار تجاری ABAQUS و بررسی تجربی نیروها در فرآیند فلوفرم سه غلطکه معکوس آلیا‍ژ آلومینیم 7075

استاد راهنما:

دکتر حسن خادمی‌زاده

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(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)

فهرست

چکیده 1

مقدمه. 2

فصل اول. 3

کلیات… 3

1-1-مقدمه. 3

1-2- هدف از انجام این پژوهش…. 3

1-3-‌‌ مرور بر مطالعات پیشین.. 4

1-4- مرور بر فصل‌های پایان نامه. 7

فصل دوم. 8

آشنایی با فرآیند شکل دهی چرخشی.. 8

2-1- تاریخچه. 8

2-2- معرفی فرآیند اسپینینگ و فلوفرم. 8

2-3- تئوری فرآیند اسپینینگ…. 9

2-3-1- اسپینینگ…. 9

2-3-2- شرایط تماس… 10

2-4- دسته بندی انواع روش های اسپینینگ…. 12

2-4-1- اسپینینگ دستی.. 13

2-4-2- اسپینینگ ماشینی (قدرتی) 14

2-4-3- اسپینینگ داغ. 15

2-4-4- اسپینینگ مخروطی.. 16

2-4-5- اسپینینگ لوله از سطح داخل.. 17

2-4-6- اسپینینگ نا‌متقارن. 18

2-4-7- خان‌کشی به روش اسپینینگ…. 20

2-5- فلوفرمینگ…. 21

2-5-1- زمینه های کاربرد فرآیند فلوفرمینگ…. 22

2-5-2- دسته‌‌بندی فرآیند فلوفرمینگ…. 24

2-5-3- فلوفرمینگ مستقیم.. 24

2-5-4- فلوفرمینگ معکوس… 24

2-6- تفاوت های اسپینینگ و فلوفرمینگ…. 25

2-7- اجزا اصلی ماشین فلوفرم. 26

2-7-1- بستر. 26

2-7-2- محرک…. 26

2-7-3- مندرل. 26

2-7-4- جک ها 27

2-7-5- غلطک…. 27

2-7-6- پریفرم. 28

2-8- مزایا و معایب فرآیند فلوفرم. 29

2-8-1- مزایا 29

2-8-2- معایب فرآیند فلوفرم. 32

2-9- معرفی پارامتر ها و عوامل موثر بر فرآیند فلوفرم. 33

2-9-1- زاویه حمله غلطک…. 33

2-9-2- شعاع سر غلطک…. 34

2-9-3- نرخ پیشروی.. 34

2-9-4- بار دهی.. 34

2-9-5- ویژگی های ماده 35

2-9-6- دما 36

2-9-7- روانساز. 36

فصل سوم. 37

نیروها در فرآیند فلوفرم. 37

3-1- معرفی مولفه های نیرو و جابجایی(تنش و کرنش) در فرآیند فلوفرم. 37

3-2- معرفی معادلات نیرو در فلوفرمینگ قطعات استوانه ای.. 38

3-2-1- تحلیل به روش کوبایاشی  – تامسون. 39

3-2-2- روش تعیین نیروهای تغییر شکل هایاما 41

فصل چهارم. 42

مطالعه و انتخاب آلیاژ مورد آزمون 42

4-1- مقدمه. 42

4-2- آلیاژهای آلومینیم.. 42

4-3- نام گذاری آلیاژ های کارپذیر. 43

4-4- آلیاژهای گروه 7000 آلومینیم.. 44

4-5- آلیاژ 7075. 45

4-5-1- ترکیب شیمیایی آلیاژ 7075. 45

4-5-2- خواص مکانیکی آلیاژ 7075. 47

4-6- آماده سازی نمونه برای انجام آزمون کشش…. 48

4-7- آزمون کشش ساده تک محوری.. 49

فصل پنجم.. 51

روش تحقیق.. 51

5-1- تشریح روش تحقیق.. 51

5-2-  تحلیل عددی  نیروها در فرآیند فلوفرمینگ…. 51

5-3-  روش مدل‌سازی و حل عددی با استفاده از نرم افزار Abaqus. 52

5-4- ایجاد مدل المان محدود. 53

5-5- نحوه مدلسازی فرآیند. 54

5-5-1- مدول  Sketchوpart 54

5-5-2- مدول property.. 55

5-5-3- مدول Assembly.. 56

5-5-4- مدول Step.. 57

5-5-5- مدول Interaction.. 58

5-5-6- مدول Load.. 59

5-5-7- مدول Mesh.. 60

5-5-8- مدول Job.. 61

5-5-9- مدول visualization.. 62

5-6- روش انجام آزمایش تجربی.. 63

5-6-1- آماده سازی نمونه پریفرم. 63

5-6-2- آماده سازی و نحوه کار با دستگاه 65

5-6-3- روش انجام آزمایش و قرائت داده ها 67

فصل ششم.. 69

نتایج.. 69

6-1- نتایج آزمایش های تجربی.. 69

6-2- نتایج حل عددی.. 70

6-2-1- تحلیل مؤلفه‌های تنش و کرنش : 71

6-3- تفسیر نتایج.. 77

فصل هفتم.. 79

جمع بندی و پیشنهادات… 79

7-1- جمع بندی.. 79

7-2- نتایج کلیدی.. 80

7-3- پیشنهادات… 81

منابع. 82

چکیده

   در این پایان نامه در ابتدا به کلیات و تئوری فرآیند اسپینینگ، معرفی، دسته بندی و کاربرد انواع آن پرداخته می‌شود و سپس به صورت جامع‌تر فرآیند فلوفرم  مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه مؤلفه‌های نیرو، نواحی متاثر از نیرو و معادلات مربوطه معرفی می‌شود. با شناسایی آلیاژ مورد آزمون، به مطالعه خواص و رفتار آن پرداخته و بعد از نمونه‌سازی، برای حصول خواص مکانیکی چند آزمون کشش ساده تک محوره انجام می‌شود. همچنین روش تحقیق در دو بخش تحلیل عددی با استفاده از نرم افزار تجاری Abaqus و آزمایشات تجربی ارائه شده و با انجام چندین آزمایش تجربی نتایج حاصل با نتایج حل عددی مقایسه می‌شود. پس از حصول اطمینان از همخوانی و نزدیک بودن نتایج، مابقی پارامترها توسط مدل توسعه یافته مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. در پایان بررسی‌ها مشخص گردید طی فرآیند فلوفرم سرعت پیشروی و اندازه شعاع سر غلطک با اندازه نیرو‌های شعاعی و محوری رابطه مستقیم دارد. زاویه حمله با نیروی محوری رابطه مستقیم و با مقدار نیروی شعاعی رابطه عکس داشت. همچنین  میزان درصد کاهش ضخامت نیز با نیروی محوری و شعاعی رابطه مستقیم دارد. به طور کلی همه پارامترهای مؤثر در فرآیند فلوفرمینگ دارای حد بهینه‌ای هستند که نقش هر یک از آن‌ها در تولید یک محصول دقیق و با کیفیت بسیار حائز اهمیت است.

کلمات کلیدی: اسپینینگ، فلوفرم، آلومینیوم 7075، مدلسازی المان محدود

 

مقدمه

یکی از شاخه‌های پراهمیت در فرآیندهای شکل‌دهی فلزات، شکل‌دهی در ابعاد بزرگ، بدون براده برداری، ارزان و بدون دور ریز مانند فورج، خم کاری، نورد، اکسترود، و … می‌باشد. در کلیه این روش‌ها میزان سطح تماس بین ابزار و قطعه کار زیاد است و برای تأمین نیرو و توان کافی نیاز به صرف انرژی زیادی است که این میزان انرژی در هر فرآیند، بخصوص در فرآیند‌های شکل‌دهی از اهمیت بسزایی برخوردار است. یکی از روش‌های کاهش نیرو، توان مصرفی و افزایش میزان تغییر شکل، روش موضعی است.

فلوفرم  یکی از روش‌های مهم تغییر شکل موضعی است. از این روش برای تولید قطعات متقارن و دارای محور چرخشی استفاده می‌شود. این روش در صنایع استراتژیک و مهمی نظیر هوا فضا، نفت، گاز، نظامی، هسته‌ای و … کاربرد دارد. استفاده از این تجهیز در چنین صنایع خاصی منجر به دشوار شدن تأمین برون مرزی و بالا رفتن قیمت دستگاه می شود. همچنین پیچیدگی‌های طراحی آن مانع از فراگیر شدن ساخت بومی آن شده است. بنابراین پرداختن به جنبه‌های مجهول طراحی چنین دستگاه‌هایی می‌تواند گام بزرگی در پیشبرد صنایع استراتژیک کشور باشد. جهت ساخت این تجهیز، بررسی و تخمین نیروهای مورد نیاز فرآیند فلوفرم، از گام‌های ابتدایی و اساسی در طراحی آن است. در این تحقیق سعی برآن است که با مطالعه و بررسی ماهیت فرآیند فلوفرم، شناسایی پارامترهایی نظیر زاویه حمله، پیشروی، شعاع سر غلطک و کاهش ضخامت و میزان تاثیر گذاری هر یک از آن‌ها، به درک مناسبی از نیرو‌های وارد بر غلطک ها رسید. از دیر باز محققان بسیاری  سعی در یافتن روابط تحلیلی برای محاسبه نیروهای وارد بر غلطک‌ها و تأثیر پارامترهای گوناگون داشته اند، اما تعداد زیاد پارامترهای دخیل در فرآیند و نقش ترکیبی انواع نیرو های کششی، فشاری و پیچشی سبب  شده است که با وجود استفاده از تعداد زیادی فرضیات ساده کننده باز هم محاسبه نیروها بسیار دشوار و با  آنچه در واقعیت اتفاق می‌افتد فاصله بگیرد. از این رو دانشمندان جهت رسیدن به  نتایج  منطقی، روش‌های بسیاری از جمله  مدلسازی به روش حل عددی را مورد استفاده قرار داده‌اند. لذا از اهداف کاربردی این پژوهش، دستیابی به یک مدل سازی دقیق و منطقی است، تا بتوان با توجه به تغییر ابعاد و تلرانس های از پیش تعیین شده برای غلطک ها، قابلیت کنترل و تأمین نیرو های لازم در فرآیند فلوفرم را فراهم نمود. جهت صحه‌گذاری مدل توسعه یافته، نتایج آزمایشات تجربی و حل عددی مقایسه می گردد. 

فصل اول

کلیات

1-1-مقدمه

    در این فصل در مورد اهداف این پ‍ژوهش، پیشینه تحقیق و روش کار توضیحاتی ارائه می‌شود تا روند مورد نظر جهت انجام پروژه مشخص شود و با توجه به اهداف و نتایج مورد نظر با استفاده از روش مناسب جهت رسیدن به آن‌ها گام برداشته شود.

1-2- هدف از انجام این پژوهش

            در این تحقیق سعی برآن است که با مطالعه و بررسی ماهیت فرآیند فلوفرم[1]، شناسایی پارامترهایی نظیر زاویه حمله، پیش روی، شعاع سر غلطک، کاهش ضخامت و میزان تاثیر گذاری هر یک از آنها، به درک مناسبی از نیرو های وارد بر غلطک ها رسید. از اهداف کاربردی این پژوهش، دستیابی به یک مدل دقیق و منطقی است، تا بتوان با توجه به تغییر ابعاد و تلرانس های از پیش تعیین شده برای غلطک ها، قابلیت کنترل و تأمین نیروهای لازم در فرآیند فلوفرم را فراهم نمود. به طور کلی فرآیند فلوفرم بیشتر در صنایع استراتژیک و خاص برای تغییر شکل مواد گران قیمت مورد استفاده قرار می‌گیرد و از آنجا که ساخت چنین تجهیزاتی بسیار پر هزینه و زمانبر بوده و همچنین پیچیدگی های طراحی آن مانع از فراگیر شدن ساخت بومی آن شده است، لذا مدل سازی فرآیند، تخمین نیرو های مورد نیاز و طراحی بهینه می تواند در جهت کاهش هزینه و زمان سهم بسزایی داشته باشد که این امر ضرورت انجام این پژوهش را توجیه می نماید.

1-3-‌‌ مرور بر مطالعات پیشین (پیشینه تحقیق)

    بنا بر اسناد و مدارک تاریخی، بسیاری از تاریخدانان منشاء فلوفرم را از کوزه‌گری زمان مصر باستان می‌دانند. اما صنعت فلوفرم فلزات در ابتدای قرن دهم میلادی توسط چینی‌ها پایه‌گذاری شد و بعد از گذشت سالیان طولانی، در زمان ادوارد[2] سوم وارد انگلستان شد و با دو روش مستقیم[3] و معکوس[4] به جهان غرب معرفی گردید و بعد از حدود پانصد سال توسط فردی به نام جردن[5] وارد آمریکا شد][i]و[ii] .[

اولین تحقیقات فلوفرم توسط تاماست(1940) و درج(1954) صورت پذیرفت. تحقیقات دیگری در زمینه نیرو‌های اعمالی در فرآیند فلوفرم توسط کوبایاشی و تامسون (1961)در دانشگاه کالیفرنیا صورت پذیرفت. آن‌ها با اعمال فرضیات ساده کننده سعی بر محاسبه نیرو‌های عملکردی این فرآیند داشتند]2[.

موهان و میسرا (1972) روابط تحلیلی حاکم بر تئوری جریان پلاستیک در حین فرآیند فلوفرم  لوله‌ها را توسعه دادند و توانستند نیروهای وارد به غلطک‌ها، در حین فرآیند فلوفرم و نیز مقدار کرنش معادل را با استفاده از کار پلاستیک محاسبه کنند]‌ [[iii].

هایاما و کادو (1979) تخمین نیروی کار و اندازه دقیق‌تر قطری را توسط روش انرژی تعمیم دادند.[[iv]]

ناگاراجا (1981) به توصیف کلی روش اسپینینگ[6] و انوا ع آن از قبیل اسپینیگ با مندرل مخروطی، لوله‌ای، فلوفرم مستقیم و معکوس، معرفی مراحل و فاز‌های فرآیند و پارامتر‌های اصلی و مؤثر در فلوفرم پرداخت]1[.

گور و تیروش (1982) فلوفرم را ترکیبی همزمان از از اکسترود و نورد قطعه کار بیان نمودند. با این وجود، توصیف این دو نفر در چگونگی و میزان تغییر فرم پلاستیک بر روی ماده در حین فرآیند فلوفرم هنوز به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است][v][.

ونگ (1989) روش کرنش صفحه‌ای و روش خط لغزشی[7] را برای محاسبه نیروی وارده  در فلوفرم سه بعدی تعمیم داد[[vi]].

کمین (1997) و زو (2001) به تحلیل المان محدود[8]مکانیزم تغییر شکل رایج در حین انجام فلوفرم اقدام کردند و با انجام آزمایشات عملی پی به نزدیکی و صحت نتایج بردند][vii][.

هانگ و همکارانش (1998) مطالعات خود را بر روی فرآیند گلویی[9] شدن در المان‌های استوانه ای جدار نازک و کوچک فلوفرم شده، مورد بررسی قرار دادند. هدف آ ن‌ها جستجوی ارتباطی میان پارامترهای فرآیند و پیدا کردن یک حالت بهینه برای تولید محصول دقیق  بود که برای این منظور تعدادی از عوامل بحرانی فرآیند گلویی شدن را توسط روش‌های عملی و با استفاده از کد‌های تجاری نرم افزار Abaqus حل عددی را انجام دادند ودر نهایت برای بهینه سازی فرآیند به کار بردند][viii][.

لی و لو (2001) فلوفرم قطعات استوانه‌ای شکل را با استفاده از مکانیزم نورد مورد مطالعه قرار دادند.آنها دستگاهی را با شش غلطک در نظر گرفتند و نیرو های غلطک و نیروی کششی را مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها نسبت جریان تغییر شکل و میزان نیروی لازمه را قویاً به انداره غلطک ها نسبت دادند.

تابراگ (1962) فشار مؤثر غلطک‌ها و نیروی کلی لازم برای کشیدن را بررسی کرد و متوجه شد که فشار بر روی غلطک‌ها یکسان نیست][ix][.

وانگ (2004) با مطالعه بر روی فلوفرم مواد، نیروهای محوری، شعاعی و سایر پارامترهای مؤثر در فلوفرم را مدل سازی و مقایسه نمود. وی مقایسه حل دقیق و حل ضمنی را با استفاده از فلوفرم سرب مورد بررسی قرار داد][x][.

زیا و همکارانش(2006) اسپینینگ سه بعدی نا متقارن را مورد بررسی قرار دادند. این روش را از روش های جدید تکنولوژی اسینینگ می‌دانند که محدودیت‌های اسپینینگ های تجاری را برای تولید لوله های تو خالی نا‌متقارن کنار می‌گذارد. آن‌ها بر روی نیرو‌های اسپینینگ در راستای طراحی دستگاه و پروسه انتخاب پارامتر‌ها مطالعه کرده‌اند][xi] [.

روی (2009) بر روی توزیع یکسان کرنش پلاستیک در جهت ضخامت در فرآیند فلوفرم مستقیم لوله، برای تعدادی قطعات از جنس AISI1020 ‌که تحت شرایط متفاوت با استفاده از یک دستگاه فلوفرم تک غلطکه تغییر شکل یافته بود،  بررسی انجام داد. او میزان تغییر شکل ماده را با استفاده از موضع اثر سختی سنج میکرونی[10] مورد مطالعه قرار داد. به بیان تجربی میزان سهم غلطک و مندرل را برای کرنش پلاستیک معادل در قطعات فلوفرم شده بررسی کرد و همچنین عوامل موثر بر روند کاهش ضخامت را مورد بحث قرار داد]7[.

 

تعداد صفحه : 102

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید