تحلیل قاچی و شبیه سازی اجزای محدود فرآیند شکل دهی تدریجی ورق فلزی

امروزه با توجه به گسترش صنایع پیشرفته، تولید تجهیزات فلزی با استفاده از تکنولوژی های نوین اهمیت ویژه ای یافته است. در میان تجهیزات صنعتی، قطعات پوسته ای شکل به دلیل کاربردهای متعدد و بروز چالش های جدی در حین عملیات شکل دهی توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است. در این پایان نامه، فرآیند نوینی با عنوان عملیات شکل دهی تدریجی ورق های فلزی معرفی می گردد که با استفاده از آن می توان قطعات پوسته ای شکل با کاربردهای گوناگون را تولید نمود. در این نوع خاص از عملیات شکل دهی، به منظور کاهش نیروهای ایجاد شده در حین فرآیند و افزایش محدوده ی شکل پذیری ورق فلزی، از ابزاری با ابعاد بسیار کوچک استفاده می شود. در این فرآیند، ورق فلزی بر روی سنبه ای با شکل خاص قرار می گیرد و با حرکت تدریجی و برنامه ریزی شده ی ابزار به دور سنبه، تغییر شکل مورد نظر متناسب با شکل سنبه در ورق ایجاد می گردد. به این ترتیب، می توان تغییر شکل های پیچیده را در ورق های فلزی ایجاد نمود. در این پروژه، بر اساس آزمایش های تجربی و تحلیل های تئوری، رفتار ورق در حین فرآیند بررسی شده است. به این منظور، با در نظر گرفتن بارگذاری اِعمال شده به المانی از ماده و با استفاده از تحلیل قاچی، روابط کلی حاکم بر فرآیند به دست آمده اند. بنابراین، پس از محاسبه ی تقریبی میدان تنش، می توان نیروی اِعمال شده به ابزار را تعیین نمود. محاسبه ی نیروی اِعمال شده به ابزار، معیار مناسبی به منظور انتخاب نوع ماشین کنترل عددی در اختیار کاربر قرار می دهد. همچنین، با بررسی نیروی ایجاد شده در حین فرآیند، نقاط بحرانی عملیات شکل دهی تدریجی و شرایط مربوط به آن تعیین می گردد. تحلیل فرآیند شکل دهی تدریجی ورق های فلزی با استفاده از روش اجزای محدود، یکی از مهمترین موضوعات مورد نظر در این پروژه می باشد. مهمترین چالش در شبیه سازی این فرآیند، مدل سازی حرکت ابزار در نرم افزار است. اهمیت این موضوع، زمانی افزایش می یابد که مسیر حرکت ابزار به صورت کاملاً دقیق (مطابق با مسیر دریافت شده از کنترلر ابزار) در محیط نرم افزار شبیه سازی گردد. در این صورت، تعریف چندین هزار نقطه در محیط نرم افزار (مربوط به مسیر ابزار) ضروری به نظر می رسد. در این پایان نامه، با استفاده از روشی نوین مسیر کنترل شده ی ابزار در نرم افزار abaqus مدل سازی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از شبیه سازی اجزای محدود، امکان بررسی افزایش شکل پذیری ورق فلزی در عملیات شکل دهی تدریجی و پارامترهای موثر در آن فراهم می گردد. به این ترتیب، بر اساس نتایج حاصل از آزمایش های تجربی و تحلیل های تئوری، تصمیم گیری جامعی در مورد مکانیزم شکل پذیری ورق در این فرآیند ارائه می گردد.