17543

17543

بهينه سازي چند هدفه مسير بارگذاري در فرايند هيدروفرمينگ لوله دو لايه

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - جامدات

ارديبهشت ماه 1396

دكتر رضا معدوليت

دكتر رامين هاشمي

مكانيك

هيدروفرمينگ، يك فرايند شكل‌دهي است كه در آن يك سيال باعث شكل‌دهي ورق يا يك قطعه لوله‌اي شكل مي‌گردد. در اين روش به كمك سيال پرفشار قطعه خام اوليه به شكل حفره درون قالب درمي‌آيد. قطعه خام اوليه را مي‌توان به‌صورت ورق يا لوله به كار برد. هيدروفرمينگ يك روش مقرون‌به‌صرفه براي شكل‌دهي فلزات انعطاف‌پذير به قطعات سبك‌وزن و ازنظر ساختاري سفت و مستحكم مي‌باشد. ازجمله پارامترهاي مؤثر بر روي كيفيت قطعات، تنظيم مناسب شرايط بارگذاري است. مهم‌ترين پارامترهاي بارگذاري در اين فرآيند شامل فشار داخلي، جابجايي پانچ‌هاي محوري است و تعيين شرايط بارگذاري در طول فرآيند به طراحي مسير بارگذاري تعبير مي‌شود. يكي از مهم‌ترين مطالعاتي كه بر روي فرايند هيدروفرمينگ انجام مي‌گيرد، بهينه‌سازي مسير بارگذاري مي‌باشد. هدف اصلي در اين پايان‌نامه، بيشينه كردن مقدار شكل‌پذيري با يافتن شرايط بارگذاري بهينه مي‌باشد. در ابتدا، فرايند هيدروفرمينگ لوله دولايه با استفاده از روش اجزا محدود شبيه‌سازي‌شده است. نتايج عددي به‌دست‌آمده از اين شبيه‌سازي با نتايج تجربي انجام‌شده، مقايسه و اعتبار سنجي شده و تطبيق خوبي بين نتايج عددي و تجربي مشاهده‌شده است. در ادامه با استفاده از طراحي آزمايش‌ها و روش تاگوچي، مسيرهاي بارگذاري اوليه تعيين مي‏شود. با استفاده از معيارهاي شكست، تركيدگي و چروكيدگي كه از محدوديت‌هاي فرايند هيدروفرمينگ مي‌باشد، پيش‌بيني مي‌شود و آزمايش‌هاي داراي شكست و خرابي از نتايج طراحي آزمايش‌ها حذف مي‌شوند. توابع هدف در اين بهينه‌سازي چندهدفه، ارتفاع برآمدگي لوله و مجموع ضخامت دو لوله در نوك برآمدگي مي‌باشد. به كمك روش آناليز رگرسيون، توابع هدف به‌صورت يك رابطه رياضي برحسب پارامترهاي بارگذاري، تخمين زده مي‌شود. درنهايت نيز روش الگوريتم ژنتيك با مرتب‌سازي نامغلوب نسخه 2 (NSGA-II) براي بهينه‌سازي چندهدفه مسئله، به كار گرفته مي‌شود و جبهه پارتو به دست مي‌آيد. واژه‌هاي كليدي: هيدروفرمينگ لوله، روش اجزا محدود، مسير بارگذاري، لوله دولايه، آناليز رگرسيون، بهينه‌سازي چندهدفه

1396/04/11

1/1/1900 12:00:00 AM

Hydroforming is a forming process in which a fluid causes the formation of the blank that can be a sheet or a tube. In this process, using fluid pressure, the blank forms in to the die cavity. Hydroforming is a cost-effective method for metal forming. The most important parameters in tube hydroforming are internal pressure and end axial feed. One of the most important studies in tube hydroforming process is optimization of loading paths. Loading path is defined as how to exert internal pressure and end axial feed versus process time. The main purpose of this research is to maximize formability by detecting the optimal forming parameters. The most significant parameters in the prosperity of tube hydroforming process, are internal pressure and end axial feed. In this paper, a finite element analysis was performed for double-layered tube hydroforming using ABAQUS/Explicit. Numerical results have been verified with experimental results. Using design of experiments (DOE) working with the Taguchi method, loading paths are determined. The regression analysis is carried out to estimate the tubes formability and objective functions as bulge height and the total thickness of tubes at the protrusion peak. For solving the multi-objective optimization problem, the non-dominated sorting genetic algorithm II (NSGA-II) is utilized. Finally, the optimum results obtained from the Pareto optimal front. Keywords: Tube hydroforming, Finite element method, Loading path, Multi-layer tube, Analysis of regression, Multi-objective optimization