پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی

word
85
3 MB
32573
1393
کارشناسی ارشد
قیمت: ۸,۵۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی

    برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

    مهندسی مکانیک

    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.

    1-1فرآیند هیدروفرمینگ[1]:

    هیدرو فرمینگ یک فرآیند شکل‌ دهی 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.

    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].

    1-2ریخچه و دسته‌بندی روش هیدروفرمینگ:    

    تاریخچه‌ی استفاده از سیال برای شکل‌دهی فلزات به بیشتر از صد سال قبل برمی‌گردد. کاربردهای اولیه‌ی این فرآیند برای تولید دیگ‌های بخار و تجهیزات موسیقی بوده است. اما اصول و اساس هیدروفرمینگ در سال 1940 بنا نهاده شد [2]. اولین کاربرد صنعتی ثبت شده‌ی هیدروفرمینگ ساخت شیر آشپزخانه توسط میلتون گاروین[2] از شرکت شیبل سینسیناتی[3] در سال 1950بوده است[1]. تا سال 1990 از فرآیند هیدروفرمینگ بیش‌تر برای تولید لوله‌های مسی استفاده می‌شد. بعد از سال 1990، به‌دلیل پیشرفت‌هایی که در زمینه‌ی کنترل رایانه‌ای و سیستم‌های هیدرولیکی رخ داد فرآیند هیدروفرمینگ به سرعت پیشرفت‌کرد. فرآیند هیدروفرمینگ را می‌توان به دو گروه عمده‌‌ی هیدروفرمینگ ورق و لوله تقسیم کرد

    فرآیند کشش عمیق هیدرومکانیکال قالب مادگی ندارد ولی فشار هیدرولیک به هنگام پایین آمدن سنبه اعمال می‌شود. فشار متقابل سیال با شیر خودتنظیم[4] کنترل می‌شود. ناکامورا و همکارانش [3] کشش عمیق هیدرومکانیکال را به صورت تجربی بررسی و نشان دادند که حد کشش در این فرآیند به سبب حضور فشار متقابل سنبه افزایش می‌یابد و قسمتی از ورق که به سنبه چسبیده است در طول فرآیند کشیده نمی‌شود.

     

    1-2-1هیدروفرمینگ فشار بالای ورق:

    شکل1-6 یک فرآیند هیدروفرمینگ فشار بالای ورق را نشان می‌دهد. ورق قرار داده شده در ورق‌گیر پس از یک مرحله شکل‌دهی کشش عمیق سنتی در مرحله‌ی دوم توسط فشار سیال حفره‌ی قالب را پر می‌کند. برای هیدروفرمینگ ورق دولایه که در شکل1-7 نشان داده شده است؛ بعد از این‌که دو ورق در مرحله‌ی اول شکل‌دهی با کشش عمیق سنتی شکل داده شدند بین دو ورق سیال پمپ می‌شود و حفره‌ی قالب با فشار سیال پرمی‌شود تا ورق‌ها به شکل حفره‌ی بالایی و پایینی شکل داده شوند [1].

    (تصاویر در فایل اصلی موجود است)

     

    abstract

    Nowadays usage of the aluminum and Magnesium alloys is increasing in car industry and aerospace  because of the high strength and low density. Since the hydroformability of these alloys in ambient temperature is low,

    Therefore in this research the forming of the aluminum allay, AA7075, is considered in hydroforming process of one T-tube in high temperature. For this purpose the process is simulated in a finite element software -“ABAQUS”. Then in order to have the confidence, the results is compared with experimental data given in available articles. After that the influence of the temperature on forming of the aluminum tube is studied. The results show that in the hot hydroforming of the T- pipe process, increment of the temperature improves thickness distribution and enhances the height of the bulge in T-tubes. Also it is possible to produce tube with better thickness distribution and height of bursting in the hot hydroforming process by the low internal pressure in comparison with cold hydroforming.

    In this research Taguchi experiment design method is used to obtain data which is necessary to extract relation among internal and external data. Thirty two (32) experiments is carried out for aluminum allay, AA7075by finite element simulation in 150 °C. Regerssion method is used to processing experimental data. For optimization of the internal data of the process in purpose of achieving tube production without wrinkle and bursting defects regression  method is used as a purpose function. Results of finite element experiments is indicating optimization purpose by optimized quantity.

  • فهرست و منابع پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی

    فهرست:

    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

     

     

    منبع:

    Koç, Muammer, Hydroforming for advanced manufacturing, Elsevier, 2008.

    J. Grey, "Apparatus for making wrought metal". US Patent Patent 2,203,868, june 1939.

    k.nakamura, "Warm deep drawability with hydraulic counter pressure of 1050 Al sheets," Journal of Japan Institute of Light Metals, vol. 47, pp. 323-328, 1997.

    Y. M. Hwang, Y. K. Lin, H. C. Wu and H. C. Chen, "FE simulation on T-shape tube hydroforming," in The 18th National Conference on Mechanical Engineering, The Chinese Society of Mechanical Engineering, 2001.

    a.schultz, "Aluminum for light vehicles – an objective look at the next," in Aluminum Conf, Montreal, Canada, 1999.

    n.asnafi, "Analytical modelling of tube hydroforming," Thin-Walled Structures, vol. 34, p. 295–330, 1999.

    M.Y. Lee, S.M.Sohn, C.Y.Kang, M.Y. Lee,Effects of pre-treatment conditions on warm hydroformability of 7075 aluminum tubes," Journal of Materials Processing Technology, Vols. 155-156, p. 1337–1343, 2004.

    M. Imaninejad, G. Subhash*, A. Loukus, "Loading path optimization of tube hydroforming process," International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 45, pp. 1504-1514, 2005.

    S.J.Kanga, H. K.Kima, B.S.Kangb, "Tube size effect on hydroforming formability," Journal of Materials Processing Technology, vol. 160, pp. 24-33, 2005.

    M. Plancak, F. Vollertsen, J. Woitschig, "Analysis, finite element simulation and experimental," Journal of Materials Processing Technology, vol. 170, pp. 220-228, 2005.

    S.Yuan , J. Qi , Z. He, "An experimental investigation into the formability of hydroforming 5A02 Al-tubes at elevated temperature," Journal of Materials Processing Technology, vol. 177, p. 680–683., 2006.

    Y.M. Hwang , T.C. Lin, W.C. Chang, "Experiments on T-shape hydroforming with counter punch," Journal of Materials Processing Technology, vol. 192, p. 243–248, 2007.

    B.J. Kim, C.J. Van Tyne, M.Y. Lee, Y.H. Moon, "Finite element analysis and experimental confirmation of warm hydroforming process for aluminum alloy," Journal of Materials Processing Technology, Vols. 187-188, p. 296–299, 2007.

    H.K. Yi, E.J. Pavlina, C.J. Van Tyne, Y.H. Moon, "Application of a combined heating system for the warm hydroforming of lightweight alloy tubes," journal of materials processing technology, vol. 203, p. 532–536, 2008.

    T.Z.jun, L.Gang, H. Z.bin, Y.Shi-jian, "Wrinkling behavior of magnesium alloy tube in warm hydroforming," Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol. 20, pp. 1288-1293, 2010.

    L.C. Sousa, C.F. Castro, C.A.C. Ant´onio, "Optimal design of V and U bending processes using genetic algorithms," Journal of Materials Processing Technology, vol. 172, pp. 35-41, 2006.

    L.Wei,Y.Yuying, "Multi-objective optimization of sheet metal forming process using Pareto-based genetic algorithm," journal of materials processing technology, vol. 208, p. 499–506, 2008.

    [18]  محمد بخشی, اصغر شمسی سربند،سید ابولفضل زاهدی ،محسن شاکری ،, “بهینه‌سازی منحنی مسیر فشار برای شکل‌دهی قطعات پله‌ای با استفاده از فرایند کشش عمیق هیدروفرمینگ,” در نهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید, 1387.

    [19] م. فروزان, روش‌های نوین بهینه‌سازی, مرکز انتشارات جهات دانشگاهی اصفهان, 1390.

    S.J.Hashemi, H.M. Naeini, G.Liaghat, R.A.Tafti, and F.Rahmani, "Numerical and Experimental Investigation of Temperature Effect on Thickness Distribution in Warm Hydroforming of Aluminum Tubes," Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 22, p. 57–63, 2012.

    F. C. Lin, C. T. Kwan, "Application of abductive network and FEM to predict an acceptable product on T-shape tube hydroforming process,," Computers & Structures, vol. 82, pp. 1189-1200, 2004.

    Mirhosseini, A.Masoud, M. Loh Mousavi, and G.Amirian, "Prediction of wrinkling and bursting in hydroforming of tubes in box-shaped die using FEM," Key Engineering Materials, vol. 486, pp. 213-216, 2011.

    Montgomery, Douglas C, Design and analysis of experiments, John Wiley & Sons, 2008.

    W.Hui, L.Y.bing, P.FRIEDMAN , C.M.he, G.Lin, "Warm forming behavior of high strength aluminum alloy AA7075," Trans. Nonferrous Met. Soc. China, vol. 22, pp. 1-7, 2021.

    J. Pirson, "Topical day on Generation III Reactors Lecture 1 : Reactor technologies," 2010.

    J. Gorgemans, "Introduction to the Westinghouse Advanced Passive Pressurized Water Reactor, AP1000 Plant Design," in SNS Meeting, 2007.



تحقیق در مورد پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, مقاله در مورد پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, پروپوزال در مورد پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, تز دکترا در مورد پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, پروژه درباره پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, گزارش سمینار در مورد پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی, رساله دکترا در مورد پایان نامه طراحی بهینه منحنی فشار تغذیه‌ ی محوری در فرآیند هیدرو فرمینگ گرم لوله‌های سه‌ راهی

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس