ارائه مدل تحلیلی و تجربی برای حد شکل‎دهی ورقهای ترکیبی در فرآیند شکل‎دهی ورق

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.