پایان نامه ارشد: بررسی تجربی و عددی حد شکل‌دهی در فرایند هیدروفرمینگ لوله‌های فلزی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی مکانیک

گرایش : ساخت و تولید

عنوان : بررسی تجربی و عددی حد شکل‌دهی در فرایند هیدروفرمینگ لوله‌های فلزی

دانشگاه شاهرود

دانشکده مهندسی مکانیک

پایان ­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته

مهندسی مکانیک، گرایش ساخت و تولید

عنوان:

بررسی تجربی و عددی حد شکل‌دهی در فرایند هیدروفرمینگ لوله‌های فلزی

اساتید راهنما:

دکتر مهدی گردویی

دکتر محمد بخشی جویباری

استاد مشاور:

دکتر عبدالحمید گرجی

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 مطالب:فصل اول: کلیات............................................................11-1- مقدمه................................................................. 21-2- معرفی فرایندهای شکل­دهی فلزات............................ 21-3- معرفی فرایند هیدروفرمینگ....................................... 41-3-1- تاریخچه فرایند هیدروفرمینگ.................................. 41-3-2- انواع فرایند‌های هیدروفرمینگ................................. 51-3-2-1- هیدروفرمینگ ورق............................................ 51-3-2-2- هیدروفرمینگ لوله............................................ 51-4- نمودار حد شکل­دهی.............................................. 91-4-1- کاربردهای نمودار حد شکل­دهی........................... 101-4-1-1- کاربرد نمودار حد شکل‌دهی در طراحی قطعه و تحلیل اجزاء محدود...101-4-1-2- کاربرد نمودار حد شکل‌دهی در بهینه­سازی طراحی قالب....121-4-2- برآورد منحنی حد شکل­دهی................................ 131-4-3- شبکه ­بندی نمونه ­ها......................................... 141-4-3-1- انتخاب دایره­ ها............................................... 151-4-3-2- روش­های اندازه­ گیری........................................ 151-5- مروری بر پژوهش­های مرتبط با بررسی شکل­پذیری لوله در فرایند هیدروفرمینگ.....181-6- اهداف پایان­نامه.................................................... 20فصل دوم: شرح آزمون­های تجربی.....................................222-1- مقدمه................................................................ 232-2- معرفی تجهیزات آزمایشگاهی.................................. 232-2-1- دستگاه پرس..................................................... 232-2-2- مجموعه قالب.................................................... 242-2-3- سیستم تامین فشار........................................... 252-2-4- سیال هیدرولیکی............................................... 272-2-5- وسایل اندازه ­گیری.............................................. 272-3- آماده­سازی نمونه­ های آزمایش............................... 282-4- نحوه عملکرد قالب................................................ 282-5- تعیین خواص مکانیکی لوله.................................... 30 فصل سوم: شبیه­سازی اجزای محدود فرایند هیدروفرمینگ لوله..323-1- مقدمه...............................................................333-2- معرفی نرم­افزار شبیه­ سازی.................................. 333-3- مراحل شبیه­ سازی............................................. 353-3-1- ایجاد مدل هندسی.......................................... 353-3-2- تعیین خصوصیات لوله........................................ 363-3-3- مونتاژ لوله و اجزای قالب.................................... 373-3-4- تعیین تعداد مراحل و نوع حل مسئله..................... 383-3-5- تعیین نوع تماس سطوح اجزا با هم........................ 393-3-6-  شرایط مرزی و بارگذاری..................................... 393-3-7- شبکه ­بندی...................................................... 413-3-8- تحلیل فرایند..................................................... 42فصل چهارم: نتایج و بحث............................................. 434-1- مقدمه................................................................ 444-2- صحت­سنجی نتایج شبیه­ سازی............................... 444-3- بررسی اثر نحوه بارگذاری و پارامترهای هندسی قالب بر مسیر کرنش....454-3-1- بارگذاری آزاد.....................................................454-3-1-1- بررسی اثر شعاع گوشه قالب (R)..................... 464-3-1-2- بررسی اثر طول ناحیه تغییر شکل (W) ...............474-3-2- بارگذاری با تغذیه محوری.................................... 484-3-2-1- بررسی اثر شعاع گوشه قالب (R)...................... 484-3-2-2- بررسی اثر طول ناحیه تغییر شکل (W)............... 514-3-2-3- بررسی اثر مقدار تغذیه محوری لوله (L).............. 534-4- ترسیم منحنی حد شکل­دهی لوله فولادی زنگ­نزن 304...534-5- پیش­بینی پارگی لوله در فرایند هیدروفرمینگ بادامک با استفاده از منحنی حد شکل­دهی بدست آمده از این پژوهش....57 فصل پنجم: نتیجه ­گیری و پیشنهادها...........................  605-2- نتیجه­ گیری....................................................... 615-3- پیشنهادها ........................................................62 فهرست مراجع ........................................................ 63 پیوست................................................................... 67نقشه اجزای تشکیل­دهنده قالب هیدروفرمینگ لوله............ 681- نقشه مونتاژی قالب................................................ 682- نقشه اجزای قالب................................................... 68چکیده:تولید محصولات پیچیده صنعتی از لوله­های فلزی با هدف افزایش نسبت استحکام به وزن سازه­ها و خصوصاً کاهش مصرف سوخت وسایل نقلیه در سال­های اخیر مورد توجه صنعتگران قرار گرفته است. در این راستا یکی از فرایندهای جدید مورد استفاده، روش­های شکل­دهی با سیال (هیدروفرمینگ) می­باشد. پارگی در فرایندهای شکل­دهی ورق­ها و لوله­ها به عنوان یکی از اصلی­ترین عوامل محدود کننده، با استفاده از منحنی­های حد شکل­دهی (FLD) مورد ارزشیابی قرار می­گیرد. استفاده از منحنی حد شکل‌دهی برآمده از روش‌های شکل‌دهی سنتی در فرایند هیدروفرمینگ معتبر نیست. بکارگیری منحنی حد شکل‌دهی برآمده از روش‌های شکل‌دهی ورق نیز در فرایندهای هیدروفرمینگ لوله خطاساز است.در این پژوهش با هدف پیش‌بینی تجربی حد شکل‌دهی لوله ‌فولادی زنگ­نزن 304، نخست در فرایند هیدروبالجینگ متقارن محوری به بررسی عددی اثر نحوه بارگذاری و هندسه قالب بر مسیر کرنش‌گذاری و ناپایداری پلاستیک ایجاد شده در لوله پرداخته ‌شد. به­منظور بررسی اثر نحوه بارگذاری، سه نوع بارگذاری آزاد، بارگذاری با تغذیه محوری لوله و بارگذاری با انتهای ثابت لوله مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعه اثر هندسه قالب با تغییر در شعاع گوشه (R) و طول­ ناحیه تغییر شکل (W) انجام شد. در این پ‍ژوهش، اثر مقدار تغذیه محوری لوله در حالت بارگذاری با تغذیه محوری بر روی نسبت کرنش (β) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج عددی نشان داد که مسیر کرنش­­گذاری لوله در دو حالت بارگذاری آزاد و بارگذاری با انتهای ثابت لوله، به صورت تقریباً مشابه در سمت راست منحنی حد شکل­دهی قرار دارد. در این شرایط، با افزایش طول ناحیه تغییر شکل (W)، نسبت کرنش (β) به سمت صفر میل می­کند که این نتیجه مستقل از شرایط مرزی است. با افزایش شعاع گوشه قالب (R) در حالت بارگذاری آزاد، با کاهش نسبت کرنش (β) مسیر کرنش­گذاری به سمت حالت کرنش­صفحه­ای نزدیک می­شود؛ درحالی­که در بارگذاری با تغذیه محوری لوله، افزایش شعاع قالب تاثیر قابل توجه­ای بر مسیر کرنش­گذاری قطعه و نسبت کرنش ندارد. در حالت بارگذاری با تغذیه محوری، با افزایش مقدار تغذیه لوله، نسبت کرنش (β) کاهش چشم­گیری می­یابد. در بخش تجربی از این تحقیق، از بین آزمون­های مختلف شبیه­سازی شده تعداد 10 آزمون با پراکندگی مناسب مسیر بارگذاری بر روی صفحه کرنش انتخاب گردید. پس از طراحی و ساخت قالب، لوله­های مدرج شده تا رسیدن به پارگی تحت شرایط کنترل شده تحت بارگذاری قرار گرفت و با اندازه­گیری کرنش در نواحی مجاور پارگی منحنی حد شکل­دهی لوله فولادی ترسیم گردید. منحنی FLD بدست آمده برای لوله فولادی زنگ­نزن 304 با منحنی FLD همین جنس از ورق از مطالعات دیگر محققین مورد مقایسه قرار گرفت.در مرحله نهائی به­منظور بررسی کارائی و دقت معیار شکل­پذیری استخراج شده، از آن برای پیش­بینی پارگی در فرایند ساخت بادامک از لوله مورد استفاده قرار گرفت. نتایج تحلیل عددی و تجربی در این بخش نشان داد که منحنی FLD بدست آمده با دقت قابل قبولی توان پیش­بینی شکل­پذیری را در فرایند هیدروفرمینگ بادامک داراست. علاوه بر این، بررسی شکل­پذیری قطعه صنعتی تایید کرد که منحنی حد شکل­دهی بدست آمده در این پژوهش برای پیش­بینی شکل­پذیری قطعه­ های صنعتی قابل استفاده است.فصل اول: کلیات1-1- مقدمهبا پیشرفت روز­افزون فن­آوری و رقابت بازار تجارت، اکثر صنایع مانند صنایع نظامی، فضایی، خودروسازی، پتروشیمی و تاسیساتی به سمت کاهش هزینه و زمان تولید، عرضه محصولاتی سبک‌تر و با کیفیت ‌بالاتر و همچنین سیستم تولید انعطاف‌پذیر روی آورده‌اند. به همین دلیل استفاده از مواد جدید و توسعه فرایند‌های پیشرفته تولید، امری لازم و ضروری است. از این رو، محققان و صنعتگران به سمت فرایند‌های تولید پیشرفته با انعطاف­پذیری بالا روی‌ آورده­اند. یکی از این فرایند‌ها که امروزه توجه تولیدکنندگان را به خود جلب کرده است، هیدروفرمینگ[1] می­باشد. هیدروفرمینگ فرایندی است که به  دلیل نیاز به تکنولوژی نسبتاً بالا، کاربرد آن تا مدت‌ها محدود به موارد خاص بوده است. با پیشرفت تکنولوژی، ماشین‌آلات تولیدی، سیستم‌های آب‌بندی و فرایند‌های کنترل کامپیوتری در دهه اخیر، شکل‌دهی با فشار سیال، به عنوان یک روش قابل استفاده در صنعت معرفی شده است [1].در این فصل، ابتدا فرایندهای شکل­دهی فلزات معرفی و دسته­بندی شده و به جایگاه هیدروفرمینگ در بین آنها اشاره می‌شود. پس از معرفی فرایند هیدروفرمینگ و انواع آن، توضیح مختصری پیرامون منحنی­های­ حد شکل­دهی، کاربردهای آن و روش­ بدست آوردن آن ارائه خواهد شد. سپس مروری بر پژوهش­های انجام شده توسط محققان دیگر، در ارتباط با این پایان­نامه ارائه می­گردد. در نهایت اهداف و ویژگی‌های پایان نامه حاضر شرح داده می­ شود.2-1- معرفی فرایندهای شکل­دهی فلزاتبه طور کلی فرایندهای شکل­دهی فلزات را می‌توان به دو گروه عمده دسته­بندی کرد [1]:الف- شکل­دهی حجمی[1]ب- شکل­دهی ورق[2]شکل­دهی حجمی دارای دو مشخصه متمایز زیر است [1]:1- شکل یا سطح مقطع قطعه­کار، تغییر شکل مومسان دائمی و زیاد پیدا می‌کند.2- مقدار تغییر شکل مومسان[3] در این فرایند نسبت به تغییر شکل کشسان[4] معمولاً به قدری زیاد است که از برگشت فنری[5] قطعه بعد از تغییر شکل صرف­نظر می‌شود.فرایندهای حدیده­کاری[6]، آهنگری[7]، نوردکاری[8] و کشش[9] مثال­هایی از فرایندهای شکل‌دهی حجمی فلزات می‌باشند.مشخصه­های فرایندهای شکل‌دهی ورق چنین است [1]:1- شکل اولیه قطعه­کار به صورت ورق است.2- این فرایند شکل‌دهی معمولاً تغییر قابل توجهی در هندسه قطعه به وجود می‌آورد، اما مساحت سطح مقطع جسم، چندان تغییر نمی­کند.3- گاهی تغییر شکل­های مومسان و کشسان از یک مرتبه‌اند. بنابراین نمی‌توان از برگشت فنری چشم‌پوشی کرد.فرایندهای کشش عمیق[10]، خمکاری[11] و شکل­دهی چرخشی[12] نمونه­هایی از فرایندهای شکل‌دهی ورق هستند.3-1- معرفی فرایند هیدروفرمینگهیدروفرمینگ یکی از فرایند‌های شکل‌دهی فلزات است که در آن از یک سیال تحت فشار به منظور ایجاد تغییر شکل پلاستیک در قطعه اولیه که به شکل ورق یا لوله است، استفاده می‌شود. در هر یک از فرایندهای هیدروفرمینگ، همواره به یک پرس، قالب و یک سیستم تقویت­کننده فشار نیاز است [2, 3]. به طور کلی، در فرایند هیدروفرمینگ، به­علت توزیع فشار یکنواخت سیال بر سطح قطعه، محصولی با خواص مکانیکی مطلوب به­دست می‌آید. از دیگر مزایای هیدروفرمینگ می‌توان به قابلیت تولید قطعات پیچیده، دقت ابعادی بهتر و بهبود شکل­دهی موادی که قابلیت شکل­دهی کمی دارند، اشاره کرد. از طرف دیگر، این فرایند دارای معایبی است که از آن جمله می‌توان به چرخه آرام تولید و تجهیزات گران قیمت اشاره کرد [2]. هیدروفرمینگ علاوه بر کاربردهای متعددی که در صنایع هوافضا دارد، از دهه 1990 به طور گسترده در صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار گرفته است. از کاربردهای عمده این فرایند در صنعت خودروسازی می‌توان به ساخت قطعات سیستم اگزوز خودرو، قطعات شاسی، اجزای موتور و قطعات بدنه خودرو اشاره کرد.1-3-1- تاریخچه فرایند هیدروفرمینگتاریخچه استفاده از سیال به­منظور شکل‌دهی فلزات به بیش از 100 سال قبل باز می‌گردد. کاربردهای اولیه این فرایند در ساخت دیگ‌های بخار و ادوات موسیقی بوده است. با این وجود مبانی هیدروفرمینگ در دهه 1940 بنیان­گذاری شده است. اولین کاربرد ثبت شده فرایند هیدروفرمینگ توسط میلتون گاروین از شرکت شایبل آمریکا در دهه 1950 میلادی بوده است که در ساخت ظروف آشپزخانه از این فرایند بهره جسته است. ساخت اتصالات T- شکل مسی در صنعت لوله‌کشی تا دهه 1990 میلادی رایج‌‌ترین کاربرد این فرایند بوده است. از دهه 1990، با توجه به پیشرفت‌های صنعتی در کنترل کامپیوتری، سیستم‌های هیدرولیکی و راهبردهای نوین فرایندهای طراحی و ساخت، این فرایند کاربرد ویژه‌ای در صنعت پیدا کرده و جایگزین بسیاری از فرایندهای آهنگری و مهرزنی به ویژه‌ در قطعات وسایل نقلیه شده است [4]. [1] Bulk forming[2] Sheet forming[3] Plastic deformation[4] Elastic deformation[5] Spring back[6] Extrusion[7] Forging[8] Rolling[9] Drawing[10] Deep drawing[11] Bending[12] Spinning[1] Hydroformingتعداد صفحه : 83قیمت : 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 :        09309714541 (فقط پیامک)        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.

--  -- --

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