پایان نامه ارشد: طراحی بهینه منحنی فشار- تغذیه‌ی محوری در فرآیند هیدروفرمینگ گرم لوله‌های سه‌راهی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی مکانیک

عنوان : طراحی بهینه منحنی فشار- تغذیه‌ی محوری در فرآیند هیدروفرمینگ گرم لوله‌های سه‌راهی

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

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)

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 استفاده 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 استفاده از کمیت‌های بهینه ، حصول اهداف بهینه‌سازی را نشان می‌دهند.

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

فصل1:  مقدمه                                                                                         1

1-1         فرآیند هیدروفرمینگ                                                                      2

1-2         تاریخچه و دسته‌بندی روش هیدروفرمینگ                                            4

1-3         هیدروفرمینگ ورق                                                                         4

1-4         کشش عمیق هیدرومکانیکال                                                             5

1-5         هیدروفرمینگ فشار بالای ورق                                                           6

1-6         هیدروفرمینگ لوله                                                                         7

1-7         مزایای روش هیدروفرمینگ                                                               9

1-8         ابزار و تجهیزات سیستم هیدروفرمینگ                                                9

1-9         هیدروفرمینگ گرم                                                                        10

1-10      عیوب محصولات هیدروفرمینگ لوله                                                   11

1-11      پیشینه پژوهش                                                                            12

1-12      اهداف و ساختار پایان‌نامه                                                                16

فصل2:  الگوریتم ژنتیک                                                                            19

2-1         مقدمه                                                                                       20

2-2         بیان ریاضی یک مسئله بهینه سازی                                                   20

2-2-1  بردار طراحی                                                                                21

2-2-2  فضای طراحی                                                                               21

2-2-3  قیدهای طراحی                                                                             21

2-2-4  تابع هدف                                                                                    22

2-3         الگوریتم ژنتیک                                                                            22

2-3-1  عملگر انتخاب                                                                              24

2-3-2  عملگر پیوند (ادغام)                                                                       24

2-3-3  عملگر جهش                                                                               25

2-4         تعیین پارامترهای الگوریتم ژنتیک و نکات کاربردی                                 27

2-5         معیار همگرایی                                                                             27

فصل3:  شبیه‌سازی فرآیند هیدروفرمینگ گرم                                                 29

3-1         مقدمه                                                                                       30

3-2         شبیه‌سازی اجزا محدود سرد فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌ی سه‌راهی              30

3-3         شبیه‌سازی گرم فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌های سه‌راهی                           35

فصل4:  بهینه‌سازی                                                                                 39

4-1.      مقدمه                                                                                       40

4-2.      متغیرهای ورودی و خروجی فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌ی سه‌راهی               40

4-3.      طراحی آزمایش                                                                            41

4-3-1.               تعاریف و اصطلاحات طراحی آزمایش                                                  42

4-3-2.               مراحل طراحی آزمایش                                                                   42

4-3-3.               طراحی آزمایش به روش تاگوچی                                                       46

4-4.      رگرسیون خطی                                                                            48

4-5.      بهینه‌سازی به روش الگوریتم ژنتیک                                                   49

فصل5:  نتایج و بحث                                                                                51

5-1         مقدمه                                                                                       52

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 استفاده 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

6-1         نتیجه‌گیری                                                                                 66

6-2         پیشنهادها                                                                                  66

ضمیمه                                                                                                  72

مراجع                                                                                                   73

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل‌ها

شکل ‏1‑1 مراحل یک فرآیند هیدروفرمینگ لوله   2

شکل ‏1‑2 موارد استفاده روش هیدروفرمینگ برای قطعات خودرو.(الف) قطعات مورد استفاده در بدنه‌ی خودرو. (ب)محفظه‌ی سوخت خودرو . (پ) محور بادامک. (ت) اگزوز خودرو. (ث) سازه‌ی خودرو    3

شکل ‏1‑3 تقسیمات فرآیند هیدروفرمینگ   4

شکل ‏1‑4 هیدروفرمینگ ورق   5

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 ‏1‑9 فرآیند هیدروفرمینگ لوله.الف)پارامترهای یک فرآیند هیدروفرمینگ لوله ب) لوله‌ی سه‌راهی تولید شده توسط هیدروفرمینگ پ) اجزا یک سیستم اگزوز تولید شده به روش هیدروفرمینگ لوله   9

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 ‏3‑1 ابعاد لوله و قالب   31

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 ‏4‑2 موقعیت نقطه‌ی C   41

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 استفاده 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 استفاده 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 : 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