بررسی فرآیند هیدروفرمینگ یک لوله به صورت چهارراهی به کمک آزمایش و شبیه سازی عددی

هیدروفرمینگ لوله یکی از روش های تولید قطعات تو خالی با شکل های پیچیده است که امکان تولید آن ها اغلب با روش های دیگر تولید، امکان پذیر نیست. در هیدروفرمینگ لوله، دو پارامتر حائز اهمیت می باشند، تغذیه محوری و فشار داخلی. تغییرات این دو پارامتر نسبت به هم را مسیر بارگذاری می نامند. تولید یک محصول کامل و فاقد عیب مستلزم انتخاب مسیر بارگذاری صحیح و مناسب می باشد. مسیر بارگذاری را اغلب از طریق آزمون و خطا به دست می آورند که بسیار زمان بر و پر هزینه است. فشار بیش از حد نیاز در مسیر بارگذاری باعث ترکیدگی لوله و تغذیه محوری نامناسب نیز موجب ایجاد چین خوردگی های مخرب و کمانش لوله می شود. متاسفانه روش های تحلیلی دقیقی تاکنون برای تعیین منحنی بارگذاری صحیح ارائه نشده است. یکی از روش های پیش بینی مسیر بارگذاری صحیح در روش هیدروفرمینگ استفاده از شبیه سازی های عددی با استفاده از نرم افزارهای تجاری می باشد. در این تحقیق از نرم افزار ls-dyna بدین منظور استفاده شده است. استفاده صحیح از این نرم افزارها نیز مستلزم انتخاب مدل مناسب برای تغییر شکل ماده و شکست آن می باشد. در این رابطه از مدل های ماده و خرابی جانسون-کوک برای پیش بینی تغییر شکل و خرابی ماده استفاده شده است. ثابت های این دو مدل که در شبیه سازی اهمیت زیادی دارند، توسط آزمایش ها کشش با استفاده از دستگاه کشش santam تعیین گردیده اند. برای اعتبارسنجی نرم افزار نیز تعداد بسیار زیادی آزمایش هیدروفرمینگ لوله به صورت چهارراهی با منحنی های مسیر بارگذاری متفاوت انجام و موضوع توزیع ضخامت، چروک خوردگی ناشی از تغذیه محوری زیاد و ترکیدگی ناشی از فشار بالا و در نهایت تولید یک محصول کامل و بی عیب مورد بررسی قرار گرفته است. پروفیل لوله ها بعد از هیدروفرمینگ و نیز ترکیدگی آن ها در شبیه سازی عددی و آزمایش مورد مقایسه قرار گرفتند و توافق بسیار عالی بین نتایج عددی و آزمایشی مشاهده گردید. از نتایج به دست آمده می توان نتیجه گرفت که از شبیه سازی با استفاده از نرم افزار ls-dyna می توان برای پیش بینی مسیر بارگذاری به خوبی استفاده نمود، مشروط بر آنکه مدل های تغییر شکل و خرابی انتخاب شده مناسب و ثابت های به دست آمده برای آن ها دقیق باشند.هیدروفرمینگ لوله یکی از روش های تولید قطعات تو خالی با شکل های پیچیده است که امکان تولید آن ها اغلب با روش های دیگر تولید، امکان پذیر نیست. در هیدروفرمینگ لوله، دو پارامتر حائز اهمیت می باشند، تغذیه محوری و فشار داخلی. تغییرات این دو پارامتر نسبت به هم را مسیر بارگذاری می نامند. تولید یک محصول کامل و فاقد عیب مستلزم انتخاب مسیر بارگذاری صحیح و مناسب می باشد. مسیر بارگذاری را اغلب از طریق آزمون و خطا به دست می آورند که بسیار زمان بر و پر هزینه است. فشار بیش از حد نیاز در مسیر بارگذاری باعث ترکیدگی لوله و تغذیه محوری نامناسب نیز موجب ایجاد چین خوردگی های مخرب و کمانش لوله می شود. متاسفانه روش های تحلیلی دقیقی تاکنون برای تعیین منحنی بارگذاری صحیح ارائه نشده است. یکی از روش های پیش بینی مسیر بارگذاری صحیح در روش هیدروفرمینگ استفاده از شبیه سازی های عددی با استفاده از نرم افزارهای تجاری می باشد. در این تحقیق از نرم افزار ls-dyna بدین منظور استفاده شده است. استفاده صحیح از این نرم افزارها نیز مستلزم انتخاب مدل مناسب برای تغییر شکل ماده و شکست آن می باشد. در این رابطه از مدل های ماده و خرابی جانسون-کوک برای پیش بینی تغییر شکل و خرابی ماده استفاده شده است. ثابت های این دو مدل که در شبیه سازی اهمیت زیادی دارند، توسط آزمایش ها کشش با استفاده از دستگاه کشش santam تعیین گردیده اند. برای اعتبارسنجی نرم افزار نیز تعداد بسیار زیادی آزمایش هیدروفرمینگ لوله به صورت چهارراهی با منحنی های مسیر بارگذاری متفاوت انجام و موضوع توزیع ضخامت، چروک خوردگی ناشی از تغذیه محوری زیاد و ترکیدگی ناشی از فشار بالا و در نهایت تولید یک محصول کامل و بی عیب مورد بررسی قرار گرفته است. پروفیل لوله ها بعد از هیدروفرمینگ و نیز ترکیدگی آن ها در شبیه سازی عددی و آزمایش مورد مقایسه قرار گرفتند و توافق بسیار عالی بین نتایج عددی و آزمایشی مشاهده گردید. از نتایج به دست آمده می توان نتیجه گرفت که از شبیه سازی با استفاده از نرم افزار ls-dyna می توان برای پیش بینی مسیر بارگذاری به خوبی استفاده نمود، مشروط بر آنکه مدل های تغییر شکل و خرابی انتخاب شده مناسب و ثابت های به دست آمده برای آن ها دقیق باشند.