21820

21820

شكست نگاري و تعيين تجربي و عددي منحني حد شكل دهي براي ورق چند لايه

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد - شكل‌دهي فلزات

1396-1398

1398/11/30

دكتر رامين هاشمي - دكتر علي نيكنام

مكانيك

در صنايع خودروسازي و هوايي تقاضا براي ساخت قطعات مهندسي با وزن پايين به‌منظور كاهش مصرف سوخت و آلودگي هوا در حال افزايش است. ورق هاي كامپوزيتي فلز-پليمر يكي از گزينه‌هاي مهم براي جايگزين شدن با ورق‌هاي فلزي هستند كه علاوه بر سبكي خواص بهتر ديگري در مقايسه با ورق هاي تك لايه دارند مانند شكل‌پذيري، خواص آكوستيكي و لرزه‌گيري بهتر. در اين تحقيق، شكل‌پذيري ورق‌هاي ساندويچي آلومينيوم 5754/پلي اتيلن/ آلومينيوم 5754 كه به كمك فرآيند پرس داغ ساخته شدند به كمك تعيين منحني حد شكل‌پذيري ورق‌ها با انجام آزمون ناكازيما به هر دو روش تجربي و عددي موردبررسي قرار گرفت. سپس تأثير ضخامت لايه‌هاي هسته و پوسته ورق‌هاي ساندويچي بر روي شكل‌پذيري آن‌ها به كمك شبيه‌سازي عددي موردمطالعه قرار گرفت. نتايج اين بررسي نشان داد كه افزايش ضخامت پوسته و هسته ورق‌ها هردو باعث افزايش شكل‌پذيري مي‌شود اما تأثير افزايش ضخامت پوسته خيلي بيشتر از افزايش ضخامت خسته است. مثلاً با دو برابر شدن ضخامت هسته و پوسته‌ها شكل‌پذيري به ترتيب حدوداً 6/5 درصد و 37 درصد در نقطه بحراني (نقطه اي كه كرنش بزرگ پايين ترين ميزان را دارد) افزايش يافت. همچنين، خواص خمشي ورق‌ها به كمك آزمون خمش سه‌نقطه به‌صورت تجربي موردبررسي قرار گرفت. نتيجه اين آزمون نشان داد كه حداكثر نيرويي كه ورق ساندويچي در مقايسه با ورق تك لايه آلومينيومي با همان جنس و ضخامت مي‌تواند تحمل كند 68 درصد بيشتر است. درنتيجه، ورق‌هاي ساندويچي گزينه مناسب‌تري نسبت به ورق‌هاي تك لايه فلزي تحت بار خمشي هستند. همچنين پيوند بين لايه ها در زير ميكروسكو الكتروني روبشي رود بررسي قرار گرفت و در پايان، سطح شكست ورق‌ها بعد از آزمون كشش تك‌محوره، خمش سه‌نقطه و ناكازيما به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي موردمطالعه قرار گرفت.

1398/12/17

Fractography and determining numerically and experimentally the froming limit diagram of multi-layer sheet

2/18/2021 12:00:00 AM

Demand for lightweight materials is rising due to the requirement for decreasing air pollution and fuel saving. Metal-polymer composite sheets are one of the considered materials as a potential representative substitute for the metals which have superior properties in addition to lightness compared to monometallic materials like better formability, vibrational damping and better acoustic properties. In this study, the formability of the AA5754/ polyethylene / AA5754 sandwich composites was investigated experimentally and numerically by conducting the Nakazima test and predicting the forming limit diagram (FLD). Then, the effect of variation in thickness of the polymer as the core layer and aluminum as the skin layer was examined numerically. The results showed that the the increase in the thickness of the core nad skin layers leads to increase in formability of the sandwich composite but the effect of the variation in the thickness of the skin layer is much higher than the core layer. For example, formability increases about 6.5% and 37% in critical point (the point where the major strain has the lowest magnitude) by doubling the thickness of the core layer and skin layers, respectively. The 3-point bending test was conducted to analyze the bending behavior of the sandwich sheets with aluminum skins for the first time. The results showed that the sandwich sheets are an appropriate choice to be used instead of the monometallic sheets. According to the results of the 3-point bending test, the ultimate force that the sandwich composite can tolerate before fracture was about 68% higher than for the same thickness monometallic aluminum layer. This demonstrates that sandwich sheets are a better choice than monometallic sheets to be used in the structures under the flexural loads. The interface of the bonding was analyzed under the scanning electron microscope (SEM). Moreover, fracture analysis was carried out after the tensile, bending, and stretch forming tests by using SEM.