دانلود مقاله تحقیق پایان نامه

پایان نامه درباره شبیه‌سازی، مطالعه

هندسه قطعه مخروطی جهت بررسی تاثیر زاویه مخروطی سنبه، ابعاد به میلیمتر [do_widget id=kl-erq-2]
منحنی تغییرات درصد کاهش ضخامت برای قطعه مورد مطالعه در زاویه مخروط 600 در شکل(4-18-د) نشان داده شد. منحنی های متناظر برای زاویه های مخروط 450 و 750 در شکل (4- 33 ) آمده است که رفتار کلی آنها با نتیجه قبلی مشابه می باشد. همانطور که از شکل پیداست بیشترین درصد کاهش ضخامت برای زاویه مخروطی 450 مربوط به فشار بیشینه MPa18 می باشد. همانطور که در شکل نشان داده شده است، در این فشار در ناحیه II قطعه، نازک شدگی رخ داده است. در فشار کمتر از MPa18 در آن ناحیه پارگی ایجاد می شود. از شکل پیداست که با افزایش فشار تا به بیشینه MPa25 درصد کاهش ضخامت با شیب تندی روند نزولی دارد. از فشار بیشینه MPa25 و بیشتر از آن، این شیب تقریباً به صورت افقی در می آید. برای زاویه مخروطی 750 مشاهده می شود که در قطعه مخروطی پارگی ایجاد نمی شود و حتی در حالت بدون اعمال فشار سیال، قطعه شکل داده می شود. با افزایش فشار تا به حداکثر MPa20 کاهش ضخامت با شیب تندی نزولی می باشد. از فشار حداکثر MPa20 و بیشتر از آن، این شیب به صورت تقریباً افقی در می آید.

منحنی های توزیع ضخامت قطعه در ناحیه II در فشار های بیشینه مختلف نهایی
شکل (4-34) منحنی های تجربی تغییرات درصد کاهش ضخامت را برای سه زاویه مخروطی سنبه نشان می دهد. همانطور که از شکل پیداست رفتار کلی سه منحنی مشابه می باشد. با این وجود، در یک فشار بیشینه معین با افزایش زاویه مخروط درصد کاهش ضخامت در ناحیه II کمتر می شود. همچنین با افزایش زاویه مخروط، پارگی در فشار کمتر اتفاق می افتد بطوری که از یک زاویه معین به بالا میتوان مخروط را حتی بدون اعمال فشار در داخل محفظه قالب شکل داد.

منحنی های تجربی تغییرات درصدکاهش ضخامت در ناحیه II بر حسب فشار بیشینه نهایی، به دست آمده از شبیه سازی
شکل (4-35) محدوده های پارگی، نازک شدگی و سالم را برای قطعه مخروطی شکل (4-32) در زوایای مختلف مخروط نشان می دهد. جهت ترسیم این منحنی ها با استفاده از نتایج شبیه سازی حداقل فشار بیشینه شکل دهی که در آن قطعه دچار پارگی نمی شود، برای زوایای مختلف قطعه مخروطی بدست آمد. قطعه مخروطی در کمتر از این فشار دچار پارگی می شود. در نمودار پنجره شکل دهی برای زاویه های مخروط مختلف این نقاط ترسیم شدند. در شکل (4-35) نمودار ترسیم شده در قسمت پایین توسط این داده ها بدست آمد. در شکل (4-35) و با توجه به شکل (4-34) پیداست که قطعه در ناحیه پایین منحنی پاره می شود و در روی منحنی ودر ناحیه بالاتر از آن تا منحنی بالایی دچار عیب گلوی می شود. در شکل ( 4-34) مشاهده شد که افزایش فشار تا یک فشار معین باعث کم شدن کاهش ضخامت می شود ولی افزایش فشار بیشینه از این فشار معین تاثیری بر مقدار کاهش ضخامت ندارد. در پنجره شکل دهی، منحنی بالایی با استفاده از این فشار برای زوایای مختلف بدست آمده است. در این منحنی برای هر زاویه مخروط، افزایش فشار بالای این منحنی تاثیری بر مقدار کاهش ضخامت قطعه ندارد. بنابراین، این ناحیه به ناحیه سالم معرفی گردید. در بین دو منحنی مقدار کاهش ضخامت با شیب تندی کاهش می یابد و این ناحیه به ناحیه گلویی تعریف شده است.
همانطور که از شکل پیداست، با افزایش زاویه مخروط سنبه، محدوده پارگی کوچکتر می شود، بطوریکه در زاویه مخروط 750 و بالاتر، حتی بدون اعمال فشار سیال قطعه دچار پارگی نمی شود. در مقابل، با کاهش زاویه مخروط برای جلوگیری از ایجاد پارگی در قطعه باید سطح فشار را بیشتر افزایش داد. این تحلیل برای محدوده شکل دهی سالم نیز صدق می کند، یعنی با افزایش زاویه، سطح فشار بیشینه برای تولید یک قطعه بدون عیب کاهش می یابد. در زاویه کمتر از 350 در هر فشار سیال در قطعه پارگی ایجاد می شود و نمی توان مخروط با این هندسه را در زاویه کمتر از 350 درجه شکل داد.

پنجره شکل دهی قطعه مخروطی برای زوایای مختلف، بدست آمده با روش شبیه سازی
برای توجیه علت پدیده فوق، پروفیل توزیع کرنش برای سه زاویه مخروط سنبه در فشار بیشینه یکسان و جابجایی مساوی سنبه در شکل (4-36) نشان داده شده است. همانطور که از شکل مشاهده می شود با افزایش زاویه مخروط سطح تماس ورق با سنبه افزایش می یابد. این افزایش موجب افزایش نیروی اصطکاک می شود که به نوبه خود از لغزش ورق جلوگیری نموده و در نتیجه کرنش ورق کاهش می یابد. بعلاوه، با افزایش زاویه مخروط زاویه خم در ناحیه سر سنبه (α-90) کاهش می یابد که این موضوع نیز باعث کم شدن کرنش در ورق می گردد. بنابراین با افزایش زاویه مخروط احتمال بروز پدیده پارگی کاهش می یابد. در زاویه کمتر از 350 بخاطر تند شدن زاویه مخروط بدنه آن به استوانه نزدیک می شود و افزایش سطح فشار تاثیری در بیشتر شدن سطح تماس ندارد. برای حالت استوانه ای در این هندسه نسبت کشش 75/3 می باشد که از مقدار کشش حدی بیشتر بوده، در نتیجه در قطعه پارگی ایجاد می شود.

توزیع کرنش در قطعه مخروطی در فشار بیشینهMPa30، (الف) زاویه 450، (ب) زاویه 600 ، (ج)زاویه 750
شکل (4-37) قطعات مخروطی تولید شده را برای سه زاویه مخروطی سنبه 450 ، 600 و750 نشان میدهد. در انجام این آزمایش ها فشار بیشینه MPa30 اعمال گردید زیرا همانگونه که در شکل (4-35) نشان داده شد، این سطح فشار برای شکل دهی هر سه نمونه فشار مناسبی می باشد.

قطعه مخروطی تولید شده، به ترتیب از چپ زاویه مخروطی سنبه 450 ، 600 و750، فشار بیشینه MPa30
تاثیر ضخامت ورق
ضخامت ورق یکی از پارامتر هایی است که در شکل دهی قطعه مخروطی از اهمیت زیاد برخوردار است. برای بررسی اثر ضخامت قطعه، شکل دهی قطعه مخروطی D در سه ضخامتmm 1، 2و 5/2 مورد بررسی قرار گرفت. شکل (4-38) اثر ضخامت ورق را بر میزان درصد کاهش ضخامت در ناحیه II نشان می دهد. همانطور که از شکل پیداست، تا فشار بیشینه حدودMPa 20 تغییر ضخامت ورق بر کاهش ضخامت ناحیه II قطعه تاثیر قابل ملاحظه ای دارد. از فشار حدود MPa20 و بالاتر از آن این تاثیر قابل توجه نمی باشد. همچنین مشاهده می شود که با کاهش ضخامت ورق احتمال پاره شدن قطعه مخروطی کمتر می شود. برای شرایط تعیین شده، قطعه مخروطی مربوط به ورق به ضخامت mm 1 بدون فشار داخل محفظه شکل می گیرد. در قطعه با ضخامت mm 1 با افزایش فشار تاMPa 9 درصد کاهش ضخامت در ناحیه II، با شیب تندی کاهش می یابد و با افزایش فشار از حدود MPa9 این شیب به صورت افقی می شود و درصد کاهش ضخامت تقریبا ثابت می ماند، در صورتی که برای قطعه با ضخامتmm 2 و 5/2 در فشار کمتر از حدود MPa6 قطعه پاره شده و در فشار بالا تر از MPa20 تغییری در درصد کاهش ضخامت بوجود نمی آید.

منحنی های تجربی توزیع ضخامت ورق بر حسب فشار بیشینه قطعه D برای ورق های به ضخامت مختلف، به دست آمده از شبیه سازی
تاثیر شعاع سر سنبه

]]>