کاهش وزن قطعات و افزایش مقاومت آنها در برابر خوردگی، کاربرد آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم را در صنایع خودرو با اهمیت کرده است. این آلیاژها در دمای اتاق شکل پذیری پایینی دارند. هیدرفرمینگ گرم لوله فرآیندی است که افزایش شکل پذیری این آلیاژها را با بالا بردن دمای فرآیند شکل دهی امکان پذیر می سازد. در این پایان نامه با استفاده از روش اجزای محدود به صورت سه بعدی و با بکارگیری المان پوسته ای و با فرض همسانگرد بودن ماده، شبیه سازی هایی برای فرآیند هیدروفرمینگ گرم لوله از جنس آلومینیوم انجام شد. برای تعیین خصوصیات ماده در دماهای متفاوت از آزمون کشش تک محوری استفاده و همچنین برای منحنی فشار اولیه ورودی به نرم افزار از روابط موجود برای هیدروفرمیگ سرد لوله استفاده شد. برای ارزیابی شبیه سازی های عددی، یک مجموعه هیدروفرمینگ لوله با قابلیت کنترل فشارداخلی، تغذیه محوری و دمای فرآیند طراحی و ساخته شد و مقایسه ای بین نتایج حاصل از شبیه سازی و کار تجربی انجام شد. در این پایان نامه منحنی های فشار هیدروفرمینگ سرد با جایگذاری خواص مکانیکی در دمای بالا به عنوان منحنی های اولیه در نظر گرفته شد که برای بهبود منحنی های فشار در دماهای متفاوت، توزیع تنش و ضخامت و بروز عیوبی مانند چروکیدگی و نازک شدگی در حالت های متفاوت تغذیه محوری مورد بررسی قرار گرفت. که از نتایج مهم این پایان نامه منحنی های بهبود یافته فشار برای هیدروفرمینگ گرم لوله می باشد. نتایج عددی و تجربی نشان داد که با افزایش دمای فرآیند می توان میزان بالج لوله های آلومینیومی را افزایش داد و توزیع ضخامت در ناحیه شکل دهی را بهبود بخشید.

هیدروفرمینگ ورق های فلزی یکی از روشهای شکل دهی فلزات است که می تواند جایگزین بسیار خوبی برای بسیاری از روشهای شکل دهی سنتی باشد، در فرایند کشش عمیق هیدرومکانیکی محفظه ای از مایع جایگزین ماتریس شده و شکل نهایی قطعه بر اساس شکل یک سنبه ی صلب تعیین می گردد و عموما جهت تولید قطعات با شکل های پیچیده و یا با نسبتهای کشش بالا مورد استفاده قرار می گیرد. همواره محدودیت هایی در فرایند شکل دهی و تولید قطعات ورقی وجود دارد که تولید سالم و بدون عیب مستلزم رعایت این حدود می باشد. یکی از عیوب عمده ی محدود کننده ی فرایند شکل دهی چین خوردگی ورق به سبب وجود تنش های فشاری در بخش هایی از قطعه است، که عمدتاً در این فرایندها ایجاد می شود. در فرایند کشش عمیق هیدرومکانیکی جهت جلوگیری از بروز پارگی و چین خوردگی در قطعه لازم است فشار سیال در حین فرایند در محدوده ی کاری مجاز تغییر نماید. در این پایان نامه فرایند کشش عمیق هیدرومکانیکی قطعات مخروطی به روش اجزای محدود (fem) و به کمک نرم افزار abaqus تحلیل شده و شرایط بروز پدیده چین خوردگی در قطعه مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از نواوری های مطرح شده در این پایان نامه بدست آوردن ناحیه ایمن برای تولید قطعه ی مخروطی بدون چین خوردگی می باشد. تأثیر پارامترهای فرایند مانند فشار محفظه ای، فشار و ارتفاع پیش بالج بر ارتفاع چین خوردگی ها مطالعه شده است. نتایج عددی نشان می دهد با افزایش فشار محفظه ای چروکیدگی در ناحیه فلانج کاهش می یابد. افزایش اصطکاک بین ورق و قالب یا ورق و باعث افزایش ناحیه کاری تولید قطعه بدون چین خوردگی می شود. همچنین با کم کردن فاصله بین قالب و ورق گیر ناحیه کاری بزرگترمی گردد. افزایش ضخامت ورق نیز توانست ناحیه کاری تولید قطعه سالم را افزایش دهد. برای ارزیابی نتایج عددی آزمایش های تجربی با نسبت کشش های متفاوت بر روی فولاد کم کربن st-12 انجام شد که تطابق خوبی بین نتایج تجربی و عددی مشاهده شد.

مراکز صنعتی نیازمند روش هایی هستند که در عین سادگی با سرعت پاسخگوی آن ها باشند. بدین منظور در این رساله با استفاده از روش تعادل المان، حل تفاضل محدود، توسعه مدل تماسی و حل الاستیک – پلاستیک نموی فرآیند شکل دهی مجدد لوله های فلزی غیرگرد تحلیل و بررسی شده است. در این فرآیند پیچیدگی شکل ورق در حین تغییر شکل، تماس متغیر و پدیده جدایش لوله از غلتک سبب شده است که طراحی غلتک برای تولید محصول جدید با مشکلاتی روبرو شود. در این رساله مدل تماسی به گونه ای توسعه داده شد که جدایش لوله را از غلتک با کم ترین خطا پیش بینی شود. برای حل الاستیک پلاستیک از روش حل نموی و به همراه چهار قانون کارسختی همسانگرد خطی، همسانگرد غیر خطی، سینماتیک غیر خطی و ترکیبی غیر خطی استفاده شده است. بر اساس روش بیان شده نرم افزاری در چهار قسمت ایجاد شد. برای صحت نتایج مدل الاستیک - پلاستیک و مدل تماسی از آزمایش له کردن لوله استفاده شد. در این رساله اثر پارامترهایی همچون شعاع غلتک مقدار جابجایی غلتک در بروز عیب جداشدگی بررسی شد. برای صحت نتایج از آزمایش شکل دادن لوله گرد به لوله مربعی استفاده شد. در ادامه پروفیل تاخورده 507 بررسی شد که با استفاده از شبیه سازی با برنامه نوشته شده مکانیزم تغییر شکل برای مقاطع تاخورده استخراج شد همچنین پارامترهای مهم و تأثیرگذار در پروفیل دارای تاخوردگی شناخته و معرفی شد. نتایج نشان دادند که میزان کارسختی در میزان عیب جدایش تأثیر زیادی دارد و قانون کارسختی ترکیبی غیر خطی نسبت به بقیه قانون های کارسختی با دقت بهتری جدایش را پیش بینی می کند؛ همچنین شعاع غلتک بر روی عیب جدایش تأثیر دارد نتایج نشان می دهد که با افزایش شعاع غلتک شروع عیب جدایش به تأخیر می افتد ولی پس از شروع با سرعت زیادی عیب افزایش پیدا می کند. در مورد پروفیل تاخورده پارامترهای مهم هر ایستگاه معرفی شد؛ و با استفاده از مقدار ممان خمشی در مقطع وظیفه هر ایستگاه مشخص شد. برای صحت سنجی نتایج شبیه سازی نمونه های استخراج شده از خط تولید توسط “cmm” اندازه گیری شد و با نتایج شبیه سازی مقایسه شد که تطابق خوبی مشاهده شد.

به صورت پیوسته و ملایم به مقطع دایره ای تغییرشکل می یابد. به علت ماهیت فرآیند، در حین تغییر شکل ورق به لوله در مراحل مختلف شکل دهی، عرض ورق دچار تغییر می شود که این تغییرات هم به صورت افزایشی و هم به صورت کاهشی می باشند. با توجه به آن که مقطع عرضی لوله در انتهای فرآیند به یک پروفیل بسته تبدیل می شود تعیین دقیق عرض ورق ابتدایی با در نظر گرفتن تغییرات آن در طول فرآیند برای دست یابی به لوله ای با تلرانس ابعادی و هندسی مطلوب بسیار حائز اهمیت می باشد. در این پایان نامه فرآیند شکل دهی قفسه ای سرد لوله که یکی از جدید ترین روش های تولید لوله های جوشکاری مقاومتی با فرکانس بالا می باشد، در نرم افزار اجزای محدود مارک منتات به صورت سه بعدی مدل و شبیه سازی شد. با استفاده از نتایج شبیه سازی، تغییرشکل ورق در این فرآیند مورد مطالعه قرار گرفت و سپس معیار های لازم برای تعیین عرض ورق مناسب تعریف گردید. این معیار ها عبارتند از: کمانش لبه ورق، توزیع انحنای ورق تغییر شکل یافته، برگشت فنری ورق و توزیع ضخامت ورق تغییر شکل یافته. از آن جایی که یکی از عوامل تاثیرگذار بر انتخاب عرض ابتدایی، روش شکل دهی ورق به مقطع دایره ای می باشد، شکل دهی سنتی لوله نیز مورد شبیه سازی قرار گرفت. در ادامه شبیه سازی های فرآیند شکل دهی قفسه ای برای یک اندازه مشخص لوله با عرض های ابتدایی مختلف تکرار شد و با استفاده از معیار های تعریف شده عرض ورق مناسب پیشنهاد شد. نتایج نشان داد که کمانش لبه ورق مهم ترین معیار برای تعیین عرض ورق مناسب می باشد به گونه ای که با افزایش عرض ورق، بیشینه کرنش طولی در ایستگاه های پره ای افزایش پیدا می کند و با افزایش عرض ورق ابتدایی از حد مشخصی، کمانش لبه ورق در مرحله پره ای روی می دهد. هم چنین مشخص شد که با افزایش نسبت ضخامت به قطر لوله و هم چنین کاهش تنش تسلیم ورق، عرض ورق مناسب کاهش پیدا می کند. در انتها نیز مدلی بر مبنای چهار معیار تعریف شده برای تعیین عرض ورق مناسب پیشنهاد گردید. برای بررسی صحت شبیه سازی ها، عرض ورق، فاصله افقی دو لبه ورق و هم چنین توان شکل دهی در خط شکل دهی قفسه ای کارخانه نورد و لوله صفا اندازه گیری و با نتایج بدست آمده از شبیه سازی ها مقایسه شد که انطباق آن ها صحت شبیه سازی ها را تائید کرد.

با توجه به جایگاه تثبیت شده ی فرایند شکل دهی لوله به روش هیدروفرمینگ، و تولید قطعات مختلف و مورد نیاز خصوصا در صنایع خودروسازی، تحلیل و بررسی فرایند از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در سالیان اخیر، پژوهش های متعددی در زمینه ی تحلیل و بررسی پارامترهای اثر گذار در طول فرایند انجام پذیرفته است. علاوه بر آن، جهت حذف فرایند تولید قطعات به روش سعی و خطا، مطالعات زیادی در خصوص استفاده از روش های مختلف بهینه سازی برای بهینه کردن مسیرهای بارگذاری در فرایند، صورت گرفته است. در همین راستا، در پژوهش حاضر، با بکارگیری الگوریتم تبرید تدریجی به عنوان روش بهینه سازی، مسیر بهینه ی بارگذاری در طول فرایند به دست آمده است. برای این منظور، با ترکیب کد اجزای محدود سازه ای غیر خطی ansys/ ls-dyna و بسته بهینه سازی که در نرم افزار matlab نوشته شده، بهینه سازی و تحلیل به صورت همزمان انجام پذیرفته است. تابع هدف، بیشترین سازگاری لوله به شکل داخلی قالب در نظر گرفته شده است. مسیرهای بارگذاری به سه صورت مختلف بالجینگ مقید، بالجینگ آزاد و ترکیب فشار داخلی و نیروی محوری مورد بررسی قرار گرفته است. به عنوان معیار شکست، از معیار نازک شدگی و حداکثر تنش ون- میسز به صورت همزمان در طول شبیه سازی و تحلیل استفاده شده است. در کد نوشته شده با استفاده از زبان پارامتریک نرم افزار ansys، امکان استفاده از قالب و لوله های مشابه با اندازه وجنس متفاوت در اختیار کاربر قرار داده شده است. هم چنین کاربر می تواند برخی از پارامترهای تاثیرگذار در فرایند شکل دهی نظیر اصطکاک و پارامترهای بهینه سازی را تغییر داده، و بنابراین نیاز به حضور کارشناس یا متخصص حذف خواهد شد. برای اثبات این امر، نتایج با مقالات موجود نیز اعتبارسنجی شده است. در پایان، با انجام آزمایش های عملی مطابق با مسیر بارگذاری بهینه ی به دست آمده، نتایج حاصل از شبیه سازی اجزای محدود اعتبارسنجی شده است. مقایسه ی نتایج آزمایش و نتایج حل عددی، تطابق خوبی را نشان می دهد.

استفاده از لوح های ترکیبی به علت مزایای فراوان آن ها در حال گسترش است؛ اما بکارگیری این لوح ها در صنعت نیازمند استفاده از روش هایی برای چیره شدن بر مشکل کاهش شکل پذیری این لوح ها نسبت به مواد پایه ی آن هاست. از آن جایی که فرآیند شکل دهی هیدرومکانیکی به عنوان یک فرآیند تولیدی با کاربرد روزافزون برای دستیابی به نسبت های کشش بالاتر، امکان تولید قطعات پیچیده تر و همچنین توزیع یکنواخت تر ضخامت نسبت به فرآیند کشش عمیق متداول مطرح است، مطالعه ی شکل دهی ورق های ترکیبی به کمک روش کشش عمیق هیدرومکانیکی در این پایان نامه مورد توجه قرار گرفت. در این پایان نامه شکل دهی هیدرومکانیکی فنجان های استوانه ای شکل از لوح های ترکیبی گرد فولادی با چند نسبت ضخامت، با استفاده از روش اجزاء محدود و مطالعه ی تجربی بررسی شده وعلاوه بر مقایسه ی ناحیه ی کاری لوح ها با نسبت های ضخامت مختلف، اثر برخی از پارامتر های فرآیند بر توزیع ضخامت و جابجایی خط جوش محصول مطالعه شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که ناحیه ی کاری لوح های ترکیبی به ناحیه ی کاری ورق پایه ی نازک تر آن ها بسیار نزدیک است و با افزایش نسبت ضخامت این ناحیه خصوصا در حد بالایی کوچک تر می شود. افزایش نسبت کشش، افزایش نسبت ضخامت لوح ها، افزایش اصطکاک بین ورق گیر و ورق و کاهش اصطکاک بین سنبه و ورق، افزایش نازک شدگی و جابجایی خط جوش در محصول را به همراه دارند. افزایش فشار نهایی سیال محفظه، کاهش جابجایی خط جوش و نازک شدگی در کف فنجان و همچنین افزایش نازک شدگی در دیواره را موجب می شود.تغییر در اصطکاک بین رینگ کشش و ورق وفشار اولیه ی سیال تاثیر چندانی بر جابجایی خط جوش ندارند. برای فشار اولیه بر اساس بیشینه ی نازک شدگی یک مقدار بهینه وجود دارد.

فرآیند خمش دوار ورق نازک فلزی بر روی بستر لاستیکی یکی از روش های جدیدی است که استفاده از آن در دو ده? اخیر توسع? سریعی یافته است. در این فرآیند، عملیات خم کاری ورق به دو روش"دو غلطکی" و "خمش بر روی بستر لاستیکی تخت" انجام می شود که روش اخیرجدیدتر بوده و در طی چند سال اخیر ابداع شده است. در تحقیق حاضر، برای اولین بار، فرآیند خمش بر روی بستر لاستیکی تخت مورد تحلیل ریاضی قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا فرآیند خمش دو غلطکی برای کار در وضعیت قطر ثابت و سپس فرآیند خمش بر روی بستر لاستیکی تخت برای کار در وضعیت قطر متغیر مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. برای تحلیل روش دوم، دو مدل ریاضی به منظور پیش بینی مقدار عکس العمل بستر لاستیکی تخت، استخراج شده است.با استفاده از مدل های استخراج شده، معادل? دیفرانسیل حاکم بر خمش الاستیک و پلاستیک ورق به دست آمده است. با به کار بردن یک روش کاملاً ابتکاری، معادل? دیفرانسیل حاکم بر خمش الاستیک ورق به روش مستقیم حل گردیده و جواب صریح و دقیقی برای آن استخراج شده است. با قرار دادن مقادیر حدی در این جواب، رابطه ای برای عمق نفوذ آستان? خمش پلاستیک ورق استخراج گردیده است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر خمش پلاستیک ورق به روش عددی حل شده ورابط? بین عمق نفوذ غلطک و شعاع خمش ورق به دست آمده است. در نهایت، نتایج تحلیل ریاضی با انجام تعدادی آزمایش تجربی (خمش ورق بر روی بستر لاستیکی تخت) مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه نتایج نشان می دهد که معادلات حاصل از تحلیل ریاضی، پارامترهای فرآیند از جمله رابط? بین عمق نفوذ و شعاع خمش ورق را با دقت خوبی پیش بینی می کند.

آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم علی رغم خواص مکانیکی مطلوب دارای شکل پذیریِ پایینی در دمای اتاق هستند که با بالا بردن دمای فرایند تا زیر دمای تبلور مجدد فلز می توان آن را تا حد قابل توجهی افزایش داد. به دلیل پیچیدگیِ فرایند در دمای بالا، کنترل عوامل مختلفِ موثر در شکل دهی از اهمیت بسیاری برخوردار است. در رساله ی حاضر، روش بهینه سازی نوینی بر اساس الگوریتم بازپختِ شبیه سازی شده برای طراحی و انتخاب بهینه ی مسیر های بارگذاری فشار و نیروی محوری تدوین گردید. این الگوریتم که در محیط نرم افزار متلب نوشته شده، از طریق جفت شدن با زبان طراحی پارامتریک انسیس (apdl) و با استفاده از حل گر ls-dyna به شبیه سازی عددی و تحلیل اجزای محدود فرایند می پردازد. در این روش، با رویکردی تطبیقی به بازتعریف پارامترهای بازپختِ شبیه سازی شده پرداخته، و همچنین با استفاده از نتایج هر مرحله در مرحله ی بعدی، سعی در کوچک کردن فضای جستجو نموده که هر دو مورد به افزایش سرعت همگرایی منجر شده است. مجموعاً 224 حالت ابعادی برای هیدروفرمینگ مقید و هیدروفرمینگ با تغذیه ی محوری با استفاده از سه مدل ماده ی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتایج حاصل، اثر ابعاد لوله، شعاع گوشه و نرخ کرنش بر میزان فشار داخلیِ بهینه و جابجایی محوریِ مورد نیاز برای شکل دهی موفقیت آمیز یک محصول متقارن محوری در هیدروفرمینگ گرم لوله های آلومینیومی از جنس آلیاژ 6061 آنیل شده، در دماهای تا 300 درجه ی سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفته است. در راستای بومی سازی این دانش، دستگاهی آزمایشگاهی برای هیدروفرمینگ گرم لوله طراحی و ساخته شد ولی برای دست یابی به نتایج تکمیلی از دستگاه مجهزتری در دانشگاه ملی پوسان کره جنوبی نیز استفاده گردید. برای تائید و صحت سنجی نتایج عددی، آزمایش های تجربی بر روی نمونه های منتخب انجام گردید و تطابق خوبی بین نتایج عددی و تجربی مشاهده شد. با استفاده از مسیرهای بارگذاری بهینه، شعاع گوشه ای تا t2 بدون بروز عیب حاصل شد. در نهایت نیز با بررسی مجموع نتایج، با رویکردی صنعتی به ارائه ی راهکارها و رهنمون هایی برای طراحی موفق فرایند پرداخته شده است.

شکل دهی غلتکی سرد فرآیندی است که در آن نوار ورق در حالت سرد با عبور پیوسته از بین مجموعه غلتک های دوار، بدون تغییرمحسوس در ضخامت، به یک پروفیل با مقطع دلخواه شکل داده می شود. با توجه به گسترش روز افزون استفاده از مقاطع سوراخ دار در صنایع و نیاز به تولید با تیراژ زیاد این محصول، فرآیند شکل دهی غلتکی سرد روش مناسبی جهت تولید این قطعات می باشد. اما در هنگام تولید این محصولات به این روش عیوبی بوجود می آید که باعث کاهش کیفیت آنان می گردد. مهمترین این عیوب دوپهن شدگی سوراخ روی محصولات ، چین خوردگی لبه وکمانش محصولات می باشد. در این پایان نامه این سه عیب به صورت عددی و تجربی بررسی گردید. ابتدا یک مدل اجزای محدود جهت بررسی فرآیند ارائه گردید و به وسیله طراحی آزمایش به روش پاسخ سطح کلیه عوامل موثر بر این عیوب و تاثیر هرکدام در حین فرآیند شکل دهی غلتکی سرد مورد بررسی قرار گرفت. سپس با توجه به رفتار این عیوب در هنگام تغییر عوامل ورودی یک سری آزمایش های عملی تعریف گردید و میزان تاثیر هر عامل بر روی این عیوب به روش تجربی بدست آمد. طبق نتایج بدست آمده اکثر رفتارهای این عیوب در هنگام تغییر عوامل ورودی در آزمون عملی و در مدل طراحی شده به روش پاسخ سطح با یکدیگر مطابقت داشتند. در پایان با استفاده از روش رگرسیون غیر خطی فرمول هایی جهت بیشبینی رفتارهای این عیوب از داده های آزمون عملی استخراج گردید. در آخر به این نتیجه رسیده شد که در صحبت بصورت آماری می توان گفت در تبدیل الگوی گل پروفیل 0,45,90 به الگوی 0,15,30,45,60,75,90 کمانش3/4 برابر، چین خوردگی 5/2 برابر و دوپهنی سوراخ 29 برابر بهبود یافته اند. همچنین با دو نصف شدن نسبت اندازه دیواره به اندازه کف کانال، کمانش1/4 برابر، چین خوردگی1/4 برابر و دوپهنی سوراخ 1/3 برابر بهبود یافته اند.

دراین رساله، از آنجاییکه مشخص کردن حد شکل‎دهی ورق در فرآیند شکل‎دهی از اهمیت خاصی برخوردار است، تلاش شد با تدوین و توسعه یک مدل تحلیلی حد شکل ورقهای ترکیبی مورد بررسی قرار گیرد. برای تکمیل مدل تحلیلی از شبیه‎سازی اجزای محدود در نرم‎افزار آباکوس استفاده شد. مدل تحلیلی انتخاب شده برای بررسی حد شکل‎دهی ورقهای ترکیبی، مدل مارسینیاک-کوچینسکی می‎باشد که دارای دقت مناسبی برای پیش‎بینی حد شکل‎دهی ورق می‎باشد. در این تحقیق کرنش خمشی به عنوان یک پارامتر موثر در فرآیندهای شکل‎دهی خارج از صفحه، به مدل مارسینیاک-کوچینسکی اضافه و مدل جدیدی برای پیش‎بینی حد شکل‎دهی ورقهای ترکیبی ارائه شد. برای حل روابط مدل تحلیلی از امکانات زبان برنامه‎نویسی پایتون استفاده شد. برنامه نوشته شده به نرم‎افزار آباکوس مرتبط شد تا توانایی پیش‎بینی حد شکل‎دهی ورق‎های ترکیبی را داشته باشد. برای بررسی دقت مدل تحلیلی ارائه شده، تعدادی مدل عددی نیز برای پیش‎بینی حد شکل‎دهی ورقهای ترکیبی مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر مدل تحلیلی و مدلهای عددی، آزمایشهای تجربی حد شکل‎دهی ورقهای ترکیبی برای بررسی صحت مدل تحلیلی انجام شد. آزمایشهای تجربی و شبیه‎سازی‎های عددی برای استخراج منحنی حد شکل‎دهی با استفاده از قالب استاندارد هکر انجام شد. نتایج مدلهای تحلیلی و عددی با نتایج تجربی مقایسه شد تا صحت و دقت آنها مشخص شود. نتایج نشان می‎دهد که از بین تمام مدلها ارائه شده در این رساله، مدل تحلیلی دارای بهترین دقت برای پیش‎بینی حد شکل‎دهی ورقهای ترکیبی می‎باشد. میزان جابجایی خط جوش پیش‎بینی شده با مدل تحلیلی از نزدیکی خوبی با نتایج تجربی برخوردار است. ارتفاع کشش و نیروی شکل‎دهی پیش‎بینی شده با استفاده از مدل تحلیلی دارای نزدیکی خوبی با نتایج تجربی می‎باشد. تاثیر نسبت ضخامت ورقهای پایه تشکیل دهنده ورق ترکیبی و همچنین راستای خط جوش بر روی حد شکل‎دهی ورقهای ترکیبی در بخش تجربی مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی تاثیر تغییرات نسبت ضخامت بر روی منحنی حد شکل‎دهی و ارتفاع کشش ورق ترکیبی، از ورقهای st12 با سه نسبت ضخامت متفاوت استفاده شد. برای جوشکاری این ورقها از جوشکاری لیزر nd:yag استفاده شد. در قسمت دیگر آزمایشهای تجربی، تاثیر راستای خط جوش روی حداکثر ارتفاع کشش و منحنی حد شکل‎دهی ورقهای ترکیبی بررسی شد. برای این منظور از دو نوع ورق آلومینیم 5182 و 6061 با ضخامت یکسان استفاده شد. این دو نوع ورق در سه راستای متفاوت 0، 45 و 90 درجه نسبت به راستای کرنش بیشینه بوسیله فرآیند جوشکاری اصطکاکی به یکدیگر جوش شدند. نمونه‎های ورقهای ترکیبی تهیه شده برای بررسی تاثیر نسبت ضخامت و تاثیر راستای خط جوش بر روی منحنی حد شکل‎دهی، تحت آزمون حد شکل‎دهی هکر قرار گرفت. جابجایی خط جوش پارامتر مهم دیگری است که در آزمایشهای تجربی و شبیه‎سازیها مورد بررسی قرار گرفت و تاثیر نسبت ضخامت بر روی آن ارائه شد. نتایج آزمایشهای تجربی نشان می‎دهد که با افزایش نسبت ضخامت ورقهای تشکیل دهنده ورق ترکیبی، سطح منحنی حد شکل‎دهی کاهش و جابجایی خط جوش افزایش می‎یابد. نتایج تجربی در بخش تاثیر راستای خط جوش ورقهای ترکیبی نشان می‎دهد که با افزایش زاویه بین راستای خط جوش و کرنش بیشینه، سطح منحنی حد شکل‎دهی ورق ترکیبی کاهش می‎یابد.

فرآیند شکل دهی غلتکی سرد روشی است پیوسته برای ایجاد خم های متوالی در نوار فلز که بدون تغییر در ضخامت ورق و با عبور دادن آن از مجموعه غلتک های دوار، شکل مقطع مورد نظر را بوجود می آورد. هر مجموعه غلتک مقداری از عمل شکل دهی را انجام می دهد تا سرانجام پس از عبور از آخرین مجموعه، شکل نهایی محصول بوجود آید. این فرآیند برای تولید پروفیل با مقاطع مختلف مانند کانالی شکل، کلاهی شکل، ناودانی، لوله و ... کاربرد دارد. همواره یکی از دغدغه های صنعت لوله و پروفیل، خوردگی محصولات فولادی می باشد. از سوی دیگر محصولاتی از جنس آلومینیوم که در برابر خوردگی مقاومت نسبتا خوبی دارند استحکام پایینی نسبت به خانواده فولادها دارند. ورق دولایه آلومینیوم- فولاد در برخی کاربردها این مشکل را حل نموده و علاوه بر دارا بودن استحکام زیاد، از یک سو در مقابل خوردگی مقاوم می باشد. این پایان نامه به بررسی عددی و تجربی شکل دهی غلتکی سرد ورق های دولایه اختصاص دارد. بررسی عددی با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس، برای مشاهده تاثیر ضخامت نسبی لایه-ها بر روی پارامترهای مهم شکل دهی کانالی مانند برگشت فنری، کرنش طولی لبه، ضخامت در ناحیه خم و ... استفاده شده است و به جهت صحت سنجی شبیه سازی های انجام شده، از نتایج آزمایش های تجربی استفاده شده است. افزایش ضخامت آلومینیوم در مقطع ورق دولایه اثر دوگانه ای بر برگشت فنری محصول کانالی شکل دارد و همچنین با افزایش ضخامت آلومینیوم در مقطع کرنش طولی لبه و انحنای رو به پایین محصول کاهش می یابد. هنگامی که آلومینیوم لایه داخلی در محصول کانالی شکل باشد در ناحیه گوشه خم افزایش ضخامت مشهود می باشد.

در فرآیند شکل دهی غلتکی سرد، ورق با عبور از بین غلتک ها در ایستگاه های شکل دهی پشت سرهم، پس از ایجاد خم هایی طولی به محصول نهایی تبدیل می شود. مهم ترین گام در طراحی فرآیند شکل دهی غلتکی سرد طراحی الگوی گل است که امروزه بیش تر بر سعی وخطا و تجربه طراح استوار است. بر اساس یک الگوی گل بهینه می توان، در کم ترین تعداد ایستگاه، محصول را در محدوده تولرانس های ابعادی و هندسی موردنظر تولید کرد. شناخت سازوکار بروز چین خوردگی در لبه محصول و آگاهی از تأثیر کمیت های اثرگذار روی آن می تواند راهی برای طراحی یک الگوی گل بهینه باشد که از یک سو، بیش ترین شکل دهی ممکن را در هر ایستگاه ایجاد کند و از سوی دیگر، مانع از بروز عیب چین خوردگی لبه شود. در این رساله، ضمن بررسی شرایط پیدایش چین خوردگی لبه در شکل دهی غلتکی سرد مقاطع کانالی ، رابطه ای ساده برای پیش بینی بروز یا عدم بروز چین خوردگی لبه ارائه شده که برای صنعت قابل استفاده بوده و مبنایی علمی را برای پژوهش های آتی پایه گذاشته است. همچنین، مدل اجزای محدودی با قابلیت پیش بینی چین خوردگی لبه ایجاد شد. برای ارزیابی اعتبار نتایج تحلیل اجزای محدود، آزمایش هایی تجربی انجام شد و رابطه ای تجربی و ساده برای طول موج چین خوردگی لبه ارائه گردید. انحنای طولی و چین خوردگی لبه دو عیب رایج در شکل دهی غلتکی سرد مقاطع کانالی هستند که کیفیت ظاهری و عملکردی محصول را به مخاطره انداخته و متأثر از شدت شکل دهی هستند که کرنش طولی در لبه ورق می تواند معرف آن باشد. بنابراین، روشی ترکیبی از تحلیل اجزای محدود و روش آماری پاسخ سطح برای بررسی اثر کمیت های هندسی مقطع کانالی و استحکام تسلیم ورق روی کرنش و انحنای طولی استفاده شد. نتایج رساله نشان داد که کاهش انحنای طولی احتمال چین خوردگی لبه را زیاد می کند و صلبیت های خمشی محصول و لبه بال به ترتیب رابطه ای مستقیم و غیرمستقیم با احتمال بروز چین خوردگی لبه دارند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

درفرآیند جوش القائی لوله های فولادی به دلیل عدم حضور ماده پر کننده مقداری از مواد اولیه فلز ذوب گردیده و در واقع می بایست مقداری را به عنوان اضافه گسترده ورق در برش اولیه ورق تخت در نظر گرفت. این مقدار اضافات به صورت گرده جوش در محل اتصال باقی می ماند .به دلیل ضرورت استاندارد ابعادی لوله می بایست این مقدار اضافه در نظر گرفته شده کاملا کنترل شده بوده تا بتوان لوله ای با ابعاد استاندارد تولید نمود. دراین پایان نامه میزان ماده مصرف شونده در خلال تغییر شرائط جابجائی افقی غلتکهای جوش و در صورت ثابت ماندن سایر پارامترهای موثر بررسی قرار گرفته است. جهت تعریف حد بالا و حد پائین تغییر شکل ایجاد شده در شبیه سازی ازآزمایشهای تجربی در حین تولید لوله و انجام تغییرات در فاصله غلتکهای افقی جوش( تغییر در شرائط مرزی) بهره گرفته شده است .

روشهای هیدروفرمینگ ورقهای فلزی که در سالهای اخیر بطور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته است، می تواند جایگزین بسیار خوبی برای بسیاری از روشهای شکل دهی سنتی باشد. در هیدروفرمینگ ورقهای فلزی محیط مایع به روشهای مختلفی مورد استفاده قرار گرفته و از اینرو فرایندهای متفاوتی تحت عنوان روشهای هیدروفرمینگ ورق مطرح گردیده است. در فرایند کشش عمیق هیدرومکانیکی محفظه ای از مایع جایگزین ماتریس شده است و شکل نهایی قطعه بر اساس شکل یک سنبه ی صلب تعیین می گردد. این فرایند عموما جهت تولید قطعات با شکل های پیچیده و یا با نسبتهای کشش بالا مورد استفاده قرار می گیرد.یکی از عیوب عمده ی محدود کننده ی فرایند شکل دهی، پارگی است و پیش بینی شرایط بروز پارگی جهت طراحی مناسب عملیات برای تولید قطعه ی سالم از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در فرایند کشش عمیق هیدرومکانیکی جهت جلوگیری از بروز پارگی و چین خوردگی در قطعه لازم است فشار سیال در حین فرایند در محدوده ی کاری مجاز تغییر نماید. در این پایان نامه اثر عواملی مانند فشار محفظه ای، فشار پیش بالج و ارتفاع پیش بالج برروی توزیع ضخامت در فرایند کشش عمیق هیدرومکانیکی قطعات مربعی بحث شده است. همچنین فرایند با استفاده از روش اجزای محدود (fem) تحلیل شده و تاثیر پارامترهای مختلف فرایند مانند فشار پیش بالج، فشار محفظه ای، ضخامت و ضریب اصطکاک بر روی ناحیه ی کاری بررسی گردیده است. نتایج عددی نشان می دهد که برای هر فشار پیش بالج یک مقدار بهینه برای نسبت کشش وجود دارد. همچنین با افزایش فشار محفظه ای چروکیدگی در ناحیه فلانج کاهش می یابد. با افزایش اصطکاک بین ورق و قالب یا ورق و ورق گیر ناحیه کاری کوچکتر شده در حالی که با افزایش اصطکاک بین ورق و سنبه ناحیه کاری بزرگتر می شود. همچنین اگر شعاع سرسنبه افزایش یابد ناحیه کاری بزرگتر و نسبت کشش بیشتری قابل دستیابی می شود. برای ارزیابی نتایج عددی برای نسبت کشش های متفاوت آزمایش های تجربی انجام شد که تطابق خوبی بین نتایج تجربی و عددی مشاهده شد.

پایان نامه حاضر به طراحی قالبهای (غلتکهای) شکل دهی غلتکی سرد cold roll forming لوله با درزجوش طولی به کمک کامپیوتر می پردازد. با یک بررسی مفصل، پیچیدگی و ناشناخته بودن فرایند شکل دهی غلتکی سرد تایید شده است . علی رغم گسترش آن هنوز این فرایند بطورکامل اتوماتیک نشده و اصول و قوانین کمی برای تنظیم و آماده نمودن دستگاههای آن بکار می رود. درابتدا مطالعات و بررسیهای فراوانی بمنظور شناخت و درک این فرایند انجام گرفت . پس از آن با استفاده از روابط تجربی موجود اقدام به تدوین برنامه ای کامپیوتری جهت انتخاب نوع شکل دهی، طراحی گلهای غلتک و طراحی و رسم نقشه اجرایی غلتکهای مربوطه شد. در مرحله بعد، یک روش شبیه سازی به کمک کامپیوتر جهت تجزیه و تحلیل رفتار تغییر شکل سه بعدی نوار فلزی در فرایند شکل دهی غلتکی سرد تدوین شده است . این شبیه سازی بر اساس روابط پلاستیسیته و نظریه انرژی است . با استفاده از این روال ریاضی، این شکل هندسی بررسی شده و تغییر یافته تا انرژی مصرفی بین ایستگاههای مینیمم شود . درحین این بررسی، توزیع تنش و کرنش قابل محاسبه است . علاوه بر آن، گشتاور و قدرت شکل دهی لازم برای هر جفت غلتک در یک ایستگاه نیز محاسبه می شوند . قابل ذکر است که برای شبیه سازی فرایند از معادلات لوی میزز جهت محاسبه توزیع تنش استفاده شده و نتایج خوبی را در برداشته است قابل توجه اینکه این کاریست جدید که برای اولین بار انجام می گیرد.در بخش دوم از این مرحله، یک سیستم طراحی به کمک کامپیوتر بمنظور طراحی اتوماتیک پروفیلهای غلتک که موسوم به گلهای غلتک هستند، تدوین گردیده است . این سیستم طراحی، براساس روش شبیه سازی فوق الذکر بوده و براساس یکنواخت نمودن کرنش کششی در لبه نوار فلزی، گلهای غلتک بهینه را طراحی می نماید. در نهایت غلتکهای پره دار نیز طراحی شده اند.

در این پایان نامه تحلیل عددی الاستوپلاستیک لوله تحت بار جانبی به یک روش عددی ساده و جامع به نام روش ماتریسی انجام شده است.

شبیه سازی به کمک رایانه به طور گسترده ای برای خیلی از فرآیندهای شکل دهی فلزات به کار می رود. در این پایان نامه از یک روش تحلیل براساس روش المانی حدبالا ‏‎ubet‎‏ برای تحلیل روش اکستروژن معکوس استفاده شده است . نیروی حد بالا با توجه به معادله کلی ‏‎ubet‎‏ فرض شده و کمینه کردن توان مصرفی با توجه به متغیر انتخاب شده و میدان سرعت فرض شده بدست آمده است . با استفاده از این روش ، نرم افزاری برای تحلیل فرآیند اکستروژن معکوس تهیه شده است که نتایج تحلیل با نتایج تجربی مقایسه شده اند که مطابقت خوبی داشته اند . بنابراین این روش می تواند به عنوان روشی مناسب برای بررسی متغیرهای فرآیندهای شکلدهی فلزات و بدست آوردن بار شکلدهی استفاده شود.

هدف از این پایان نامه ارائه مدلی است که بتواند تغییرات ریزساختار وتنش جریان را در حین فرایند نورد گرم پیش بینی نماید. در فصل نخست این پایان نامه پس از ذکر مقدمه ای در باره اهمیت فرآیند نورد ، کلیاتی راجع به فرآیند نورد و انواع آن ارائه شده است و در انتهای فصل لزوم پیش بینی تنش جریان در فرآیند نورد گرم مورد بررسی قرار گرفته است . فصل دوم به مرور روشهای مختلف محاسبه تنش جریان در فرآیندهای شکل دهی گرم اختصاص دارد. در فصل سوم تاثیرات عوامل مختلف دینامیکی موثر در ریزساختار و مدل ارائه شده برای پیش بینی تنش جریان توضیح داده شده است . در فصل چهارم نحوه استفاده از مدل پیش بینی تنش جریان در تحلیل اجزا محدود بررسی شده و سرانجام در فصل پنجم پس از نتیجه گیری ، پیشنهادهایی برای ادامه کار ارائه شده است.

یکی از فرآیندهای مهم در ساخت قطعات توخالی با اشکال مختلف ، فرآیند کشش عمیق است این فرایند به علت دخیل بودن پارامترهای مختلف از جمله جنس ورق ، مقدار کشش ، عمق کشش ، نسبت کشش، جنس قالب ، سرعت کشش، روغنکاری ، نیروهای ورق گیر و کشش ، دارای حساسیت زیادی جهت انجام صحیح تولید محصول نهایی با کیفیت بالا می باشد. اگر هر یک از این پارامترها در فرایند به طور صحیح اعمال نشوند فرآیند با موفقیت انجام نخواهد گرفت. مشکل به کارگیری و طراحی فرایند جهت ساخت قالب کشش عمیق در صنعت امروز کشور ما کاملا مشهود است .