در این رساله به بررسی مقاومت به ضربه و قابلیت جذب انرژی در سازه های لانه زنبوری با سلولهای پر شده از فوم از روشهای تئوری ، تجربی و عددی پرداخته شده است. برای این منظور با استفاده از روش انرژی و با مساوی قرار دادن نرخ انرژی تلف شده در یک ساختار لانه زنبوری با نرخ کار خارجی انجام گرفته بر روی لانه زنبوری، روابطی برای پیش بینی نیروی لحظه ای چین خوردگی در لانه زنبوریهای تک سلوله مربعی و مستطیلی، لانه زنبوریهای چهارسلوله مربعی، لانه زنبوریهای تک سلوله شش گوش، لانه زنبوریهای مربعی و مستطیلی پرشده از فوم پلی اورتان، و نیز ماکزیمم نیروی چین خوردگی در لانه زنبوریهای تک سلوله مربعی و مستطیلی توخالی محاسبه شده است. سپس تستهایی توسط دستگاه سقوط وزنه و دستگاه تست کشش و فشار بر روی ستونها و لانه زنبوریهای 63 سلوله توخالی و پرشده از فوم پلی اورتان با سرعتهای مختلف انجام شده است و دیاگرام نیروی لحظه ای چین خوردگی برحسب تغییرمکان محوری ستون در هر تست بدست آمده است. سپس برخی از نمونه های آزمایشی، به کمک نرم افزار abaqus شبیه سازی عددی شده اند. نتایج روابط تئوری محاسبه شده در این رساله با نتایج تستهای تجربی انجام شده توسط نویسنده رساله و نیز توسط دیگر محققین و نیز با نتایج تحلیلهای عددی مقایسه شده است که مطابقت خوبی را نشان می دهد. در پایان، پیشنهادهایی برای انجام ادامه پژوهش در این زمینه توسط دانشجویان دیگر، ارائه شده است.

در حال حاضر در صنایع خودرو و هوافضا تقاضای بالایی برای کاهش مصرف سوخت و مقاومت به خوردگی ایجاد شده است. هیدروفرمینگ لوله های آلومینیومی می تواند به سبک تر کردن خودرو و کاهش مصرف سوخت کمک شایانی کند. آلیاژهای آلومینیوم با نسبت استحکام به وزن بالا می توانند جایگزین فولادها در ساخت قطعات خودرو شوند. شکل پذیری آلیاژهای آلومینیوم در دمای محیط کم بوده اما می توان با بالا بردن دمای فرآیند شکل دهی این محدودیت را کمتر کرد. هدف از این رساله بررسی تأثیر دما بر شکل پذیری لوله های آلومینیومی و پیش بینی ترکیدگی لوله در فرآیند هیدروفرمینگ گرم این لوله ها می باشد. برای پیش بینی منحنی حد شکل دهی لوله های آلومینیومی در دماهای بالا از معیارهای شکست نرم اصلاح شده و به همراه پارامتر زنر-هولومن در شبیه سازی فرآیند هیدروفرمینگ گرم استفاده شده است. محاسبه ثابت های معیارهای شکست نرم و کالیبره کردن آنها بر طبق نتایج آزمایش های کشش تک محوری در راستای طولی لوله تحت دماها و نرخ کرنش های مختلف انجام شده است. بمنظور تعیین منحنی حد شکل دهی لوله های آلومینیومی یک دستگاه بالج آزاد گرم طراحی و ساخته است و با شکل دهی لوله ها تحت منحنی های بارگذاری مختلف کرنش های حدی در دماهای مختلف زیر دمای ?c 300 بدست آمده اند. نتایج نشان داد که معیارهای شکست نرم بخوبی پدیده ترکیدگی را در فرآیند هیدروفرمینگ گرم لوله های آلومینیومی پیش بینی می کنند. برطبق نتایج بدست آمده در دماهای بالا معیارهای شکست اصلاح شده ای که در آنها تأثیر تنش کششی در شکست در نظر گرفته شده مانند آیادا، بروزو و رایس پیش بینی بهتری دارند. سطح شکست لوله ها با گودال های عمیقی پوشانده شده در نتیجه ساز و کار شکست نرم بر اساس رشد و گلویی شدن حفره ها است که در حالت های تنشی با سه محوریت بالا ایجاد می شود. بررسی تأثیر دما، زمان انجام فرآیند و نرخ کرنش بر روی حد شکل دهی لوله ها نشان داد که با افزایش دما منحنی حد شکل دهی بالاتر می رود. اما با کاهش زمان فرآیند و هم چنین افزایش نرخ کرنش ارتفاع بالج کاهش یافته و منحنی حد شکل دهی پایین تر خواهد آمد. با استفاده از معیارهای شکست انتخاب شده شعاع گوشه قطعه مربعی تحت دماها و تغذیه های محوری متفاوت نیز پیش بینی شد. نتایج نشان داد که معیار شکست اصلاح شده آیادا بخوبی محل و زمان ترکیدگی قطعه مربعی را در دماهای مختلف پیش بینی می کند. هم چنین مشخص شد که در شکل دهی یک شعاع مشخص گوشه با افزایش دما تغذیه محوری کمتری مورد نیاز است اما نازک شدگی در دیواره سطح مقطع محصول افزایش می یابد و استفاده از تغذیه محوری بیشتر در یک دما برای شکل دهی یک شعاع خاص باعث بهبود توزیع ضخامت قطعه خواهد شد.

فرآیند شکل دهی غلتکی سرد، روشی برای تولید پروفیل از طریق ایجاد خم های پیوسته و متوالی در نوار فلزی است. یکی از محدودیت‏های فرآیند شکل دهی غلتکی سرد، عدم توانایی تولید پروفیل های با سطح مقطع متغیر در طول می‏باشد. این در حالی است که بسیاری از قطعات به کار رفته در صنایع خودروسازی، ساختمانی و غیره از نوع پروفیل های با سطح مقطع متغیر می‏باشند. برای رفع این محدودیت، فرآیند نوینی به نام فرآیند شکل‏دهی غلتکی انعطاف‏پذیر ایجاد شده است. در این فرآیند غلتک ها علاوه بر حرکت دورانی حول محور خود، حرکت‏های خطی و زاویه‏ای نیز دارند که این حرکت‏ها به وسیله‏ی سیستم کنترل عددی رایانه ای کنترل می‏شوند. دراین پایان نامه به بررسی و مطالعه عددی و تجربی یکی از عیوب محصولات تولید شده در فرآیند شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر، به نام تابیدگی کف پروفیل پرداخته شده است. این عیب سبب از بین رفتن تختی پروفیل و عدم دستیابی به محصولاتی با کیفیت مورد نیاز مشتری می‏شود. به همین منظور، فرآیند شکل‏دهی غلتکی انعطاف‏پذیر پروفیل کانالی با سطح مقطع متغیر توسط نرم‏افزار آباکوس شبیه‏سازی شده است. نتایج شبیه‏سازی نشان داد که اعمال نشدن مقدار کافی کرنش‏های طولی در لبه پروفیل سبب ایجاد عیب تابیدگی می‏شود. از آنجایی که طراحی محصولی بدون نقص در این فرآیند مستلزم شناخت اثر پارامترهای هندسی و جنس محصول بر تابیدگی می‏باشد، اثر اندازه بال، زاویه خم، شعاع ناحیه انتقال و جنس بر روی میزان تابیدگی پروفیل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش اندازه بال، زاویه خم و تنش تسلیم ورق و افزایش شعاع انحنای ناحیه انتقال، تابیدگی کاهش می‏یابد. همچنین با برازش نتایج بدست آمده رابطه‏ای جهت پیش‏بینی مقدار تابیدگی برای پروفیل مورد مطالعه ارائه شده است. به وسیله این رابطه با انتخاب صحیح شعاع ناحیه انتقال در هنگام طراحی محصول، تابیدگی آن در محدوده تلرانسی مورد نیاز مشتری کنترل می‏شود. همچنین دستگاه شکل‏دهی غلتکی انعطاف‏پذیر تک ایستگاهه طراحی و ساخته شده که با استفاده از این دستگاه امکان تولید پروفیل‏هایی با سطح مقطع متغیر میسر شده است. اثر اندازه بال و شعاع ناحیه انتقال بر تابیدگی به صورت تجربی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج آزمایش‏های تجربی با شبیه‏سازی‏های اجزای محدود، صحت مدل اجزای محدود تدوین شده را تائید کرد.

در فرآیند شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر، ناحیه اتصال سطح‏ مقطع باریک به عریض که به ناحیه انتقال موسوم است موقعیتی مستعد برای بروز عیوب مختلفی از جمله تابیدگی کف پروفیل و انحراف از موقعیت مطلوب لبه بال می باشد. به دلیل تأثیر هندسه ناحیه انتقال بر روی عیوب فوق الذکر، طراحی این ناحیه به عنوان هدف اصلی این پایان نامه در نظر گرفته شد. از آنجا که لبه بال وابسته به منحنی خم است، طراحی هندسه ناحیه انتقال به طراحی منحنی خم برمی گردد. با در نظر گرفتن شروط مرزی هندسی حاکم در ناحیه انتقال، اثر 10 نوع منحنی خم بر روی عیوب فوق الذکر به صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفت. این منحنی ها شامل منحنی های دایره ای، چند جمله ای های تا درجه پنج، منحنی های سینوسی و کسینوسی، کسری، خطی با ابتدا و انتهای دایره ای و بیزیر بودند. شبیه سازی های اجزای محدود در نرم افزار آباکوس انجام شد. نتایج اجزای محدود نشان داد که پروفیل با منحنی خم خطی با ابتدا و انتهای دایره ای دارای کم ترین مقدار عیب تابیدگی کف و پروفیل با منحنی خم کسری دارای بیش ترین مقدار عیب تابیدگی کف است. همچنین پروفیل با منحنی خم دایره ای دارای کم ترین عیب انحراف از موقعیت مطلوب لبه بال و پروفیل با منحنی خم کسری دارای بیش ترین عیب انحراف از موقعیت مطلوب لبه بال است. دلیل این عیوب نرسیدن کرنش لبه به مقدار مطلوب است. به منظور بررسی اثر طول و عرض ناحیه انتقال، دو گروه شبیه سازی اجزای محدود طراحی شد و بر اساس نتایج به دست آمده، تغییر طول و عرض ناحیه انتقال اثری بر روند نتایج ندارد. به طور کلی می توان گفت که طراح باید شکل منحنی ناحیه انتقال را با توجه به تلرانس های مجاز برای تابیدگی کف پروفیل و انحراف از موقعیت مطلوب لبه بال تعیین کند. بدین منظور، برای کاهش تابیدگی کف، منحنی را به یک خط راست و جهت نزدیک کردن موقعیت لبه به حالت مطلوب، منحنی را به یک شکل دایره ای سوق دهد. همچنین سه نوع پروفیل به صورت تجربی نیز مورد آزمایش قرار گرفت. این پروفیل ها، پروفیل با منحنی خم دایره ای، با معادله کسری و خطی با ابتدا و انتهای دایره ای بوده است. تابیدگی کف پروفیل و تاریخچه کرنش در لبه بال اندازه گیری شد. مقایسه نتایج آزمایش‏های تجربی با شبیه سازی های اجزای محدود، صحت مدل اجزای محدود تدوین شده را تأیید کرد.

در این رساله، پیش بینی برگشت فنری، با لحاظ کردن مدل های سخت شوندگی برای دستیابی به معادلات نظری برای فرآیند شکل دهی غلتکی سرد مقاطع u شکل متقارن و نیز پیش بینی بروز پارگی با معیار شکست نرم آیادا انجام شده است. تغییرات زاویه شکل دهی، خواص ورق فلزی، هندسه غلتک و ضخامت ورق، پارامترهایی هستند که اثر آن ها بصورت تجربی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه سازی اجزای محدود با استفاده از نرم افزار المان محدود abaqus انجام گرفته است. برای بررسی اثر این پارامترها، از سه جنس فولاد ضدزنگ 304، ck75 و aisi 1015 با سه ضخامت 8/0 ، 2/1 و 8/1 در سه زاویه شکل دهی 30، 60 و 90 درجه و نیز برای بررسی اثر هندسه غلتک، دو هندسه استوانه ای و ذوزنقه ای در نظر گرفته شد. همچنین اثر مدل های سخت شوندگی بر روی میزان برگشت فنری در شبیه سازیهای اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور مطالعه تجربی، یک دستگاه آزمایشگاهی شکل دهی غلتکی سرد طراحی و ساخته شد که برای نیروی محرکه از ایده جدیدی بر پایه استفاده از دستگاه فرز استفاده شد. دقت بالای این دستگاه سبب بالاتر رفتن دقت آزمایش های تجربی گردید. با طراحی آزمایش به روش عاملی کامل تعداد 108 شبیه سازی اجزای محدود و 54 آزمایش تجربی انجام پذیرفت. نتایج بدست آمده از مدل نظری نشان داد که هرچقدر بر میزان ضخامت ورق افزوده می شود زوایای بدست آمده تطابق بهتری با مقادیر تجربی دارد. تطابق نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی نشان دهنده صحت شبیه سازیهای انجام گرفته می باشد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی دقیق تر بودن مدل سخت شوندگی سینماتیک را نشان داد. با توجه به زوایای مورد بررسی، مقادیر خطا برای نمونه های با زاویه پروفیل 30 درجه تقریباً 2 تا 3 برابر بیشتر از سایر نمونه هاست. همچنین در اثر تغییر هندسه غلتک از حالت استوانه ای به ذوزنقه ای، میزان برگشت فنری نمونه ها برای هندسه غلتک بالاییِ ذوزنقه ای 2 برابر کمتر از برگشت فنریِ همان نمونه ها برای هندسه غلتک بالایی استوانه ای می باشد. همچنین نتایج بدست آمده از زاویه و محل پارگی در ناحیه خم ورق و مقایسه آن با نتایج تجربی، نشان داد که شکست نرم آیادا معیاری مناسب برای پیش بینی پارگی می باشد.