33328

بررسي عددي و تجربي عملكرد نمودارهاي حد شكل دهي توسعه يافته در پيش بيني رفتار شكل پذيري كامپوزيت برنج/فولاد/ برنج تحت فرايند كشش عميق

دكتري

مهندسي مكانيك

1397

1403/12/7

دكتر رامين هاشمي و دكتر بهنام داودي

/

مهندسي مكانيك

شكلدهي ورقهاي چند لايه فلزي به دليل خواص منحصر به فرد و افزايش كاربرد آنها در صنايع مختلف حايز اهميت است. هدف از اين رساله بررسي شكلپذيري كامپوزيت سه‌لايه برنج/فولاد/برنج با استفاده از نمودارهاي حد شكلدهي توسعه يافته تحت فرايند كشش عميق است. بدين منظور، ابتدا نمونه موردنظر با استفاده از روش اتصال سرد نوردي توليد و خواص مكانيكي و متالورژيكي آن با درنظر گرفتن اثر دماي بازپخت به طور كامل بررسي گرديد. مشاهده شد عمليات حرارتي پس از نورد به علت وقوع بازيابي و تبلور مجدد در لايه ها ميتواند باعث تغيير در رفتار شكلپذيري كامپوزيت سه لايه برنج/فولاد/برنج شود. به طوري پس از بازپخت در دماي 850 درجه سانتي گراد، مقدار استحكام كششي نهايي و ازدياد طول به ترتيب 290 مگاپاسكال و 45.1% بدست آمد كه نسبت به نمونه بازپخت نشده 60% كاهش و 350% افزايش را نشان ميدهد. سپس پارامترهايي نظير ضخامت لايه برنج، دماي بازپخت حين نورد، دماي پيش گرم و دماي بازپخت پس از نورد جهت بررسي و بهينه سازي پاسخ ناهمسانگردي با استفاده از طراحي آزمايش مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه از نمودارهاي حد شكلدهي توسعه‌يافته جهت پيشبيني بهتر رفتار شكلپذيري ورق سهلايه استفاده شد. در اين راستا، فرايند كشش عميق يك محصول خاص توسط نرمافزار اجزاي محدود شبيه‌سازي و بهمنظور صحت سنجي نتايج بدست آمده ، قالب موردنياز براي توليد محصول طراحي و ساخته شد. مشخص شد از بين نمودارهاي حد شكل دهي توسعه يافته، نمودار كرنش مومسان موثر قطبي به دليل ماهيت ذاتي آن كه با كرنش به صورت مستقيم در ارتباط است، نتايج قابل قبولتري ارائه ميدهد و ميتوان از آن در پيشبيني وقوع پارگي تحت فرايند كشش عميق استفاده كرد. همچنين نمودارهاي حد تنش شكلدهي و حد تنش شكلدهي توسعه يافته گرچه توانستند حد پارگي را به درستي پيشبيني كنند، با اين وجود به علت دلايلي نظير پراكندگي بالاي تنش و همچنين مشكلات مربوط به اندازهگيري آن در حين فرايندهاي شكل دهي، نسبت به نمودار كرنش مومسان موثر قطبي در اولويت پايين تري قرار ميگيرند.

1404/02/15

Experimental and numerical investigation on the performance of extended forming limit diagram in predicting the formability behavior of tri_layered Brass/Steel/Brass metal composite under deep drawing process

2/25/2026 12:00:00 AM

The forming of multilayer metal sheets is important due to their unique properties and increasing application in various industries. The aim of this thesis is to investigate the formability of a three-layer Brass/Steel/Brass composite using extended forming limit diagrams under a deep drawing process. For this purpose, the sample was first produced using the cold roll bonding process and its mechanical and metallurgical properties were fully investigated, with considering the effect of annealing temperature. It was observed that annealing heat treatment can cause changes in the formability behavior of the three-layer composite due to the occurrence of recovery and recrystallization in the layers. Thus, after annealing at 850°C, the ultimate tensile strength and elongation were 290 MPa and 45.1%, respectively, which represents a 60% increase and a 350% decrease compared to the as-received sample. Then, parameters such as the thickness of the brass layer, annealing temperature during rolling, preheating temperature, and annealing temperature after rolling were studied to investigate and optimize the anisotropy response using design of experiment (DOE) methode. Subsequently, the extended forming limit diagrams were used to better predict the formability behavior of the three-layer sheet. In this regard, the deep drawing process of a specific product was simulated using finite element software, and in order to verify the results, the deep drawing was designed and manufactured. Also, among the extended forming limit diagrams, the polar effective plastic strain diagram (PEPS-FLD) is more practical than other forming limit diagrams due to its inherent nature, which is directly related to strain, and can be used to predict the occurrence of rupture. Also, although the forming limit stress diagrams (FLSD) and the extended stress forming limit diagrams (XSFLD) were able to predict the rupture limit correctly, their use in various industries will be limited due to reasons such as high stress dispersion and problems related to its measurement during forming processes.

كامپوزيت برنج/فولاد/برنج، فرايند اتصال نوردي، عمليات حرارتي بازپخت، نمودار حد شكلدهي، كشش عميق

Brass/steel/brass composite, roll bonding process, annealing heat treatment, forming limit diagram, deep drawing

Mohammad delshad gholami

Ramin hashemi, behnam davoodi