-
شماره ركورد
26977
-
پديد آورنده
اليار مياندوآبچي
-
عنوان
تحليل تجربي، عددي و بهينه‌سازي اتصال كلينچ در اجزاي جاذب انرژي جدارنازك تركيبي فولاد-آلومينيوم
-
مقطع تحصيلي
دكتري
-
رشته تحصيلي
مهندسي خودرو-گرايش سازه بدنه خودرو
-
سال تحصيل
1393
-
تاريخ دفاع
1400/10/25
-
استاد راهنما
دكتر ابوالفضل خلخالي
-
دانشكده
مهندسي خودرو
-
چكيده
كلينچ يك فرايند جايگزين مقرون به صرفه براي جوشكاري نقطه اي است كه امكان اتصال مواد غير همسان را از طريق تغيير شكل پلاستيك موضعي فراهم مي آورد. در اين رساله به بهينه سازي استحكام اتصال كلينچ به كار رفته در يك مقطع كلاهي شكل تركيبي فولاد استحكام بالا SPFC390/آلومينيوم Al5052 كه تحت بار خمشي قرار مي گيرد پرداخته شده است. در ابتدا، اتصال كلينچ فولاد/آلومينيوم با استفاده از يك قالب مشخص ايجاد و سپس آزمون تجربي كندني براي اين اتصال انجام شد. در ادامه، مدلسازي دو بعدي فرايند كلينچ توسط نرم افزار المان محدود آباكوس انجام شد و سطح مقطع اتصال با نتايج تجربي اعتبارسنجي گرديد. مشخص شد كه مدل دو بعدي با دقت خوبي قادر به پيش بيني سطح مقطع كلينچ مي باشد. ضخامت گلويي و ميزان درهم قفل شدگي كلينچ، به ترتيب، به عنوان معيارهاي ارزيابي استحكام برشي و كندني كلينچ در نظر گرفته شدند و تاثير پارامترهاي هندسي ابزار كلينچ شامل شعاع سنبه، شعاع لبه سنبه, شعاع قالب و همچنين عمق قالب بر هر كدام از اين معيارها از طريق روش عددي بررسي شد. سپس آلترناتيوهاي بهينه با هدف بهبود استحكام برشي و كندني اتصال و همچنين كاهش نيروي مورد نياز فرم دهي با استفاده از روش تصميم گيري چند معياره MAIRCA و بر اساس وزن هاي تخصيص داده شده به هر كدام از معيارها انتخاب شدند. مدل سه بعدي كلينچ فولاد/آلومينيوم از طريق دوران سطح مقطع دو بعدي ايجاد و آزمون هاي برش و كندني بر روي مدل سه بعدي انجام شد. سپس، مدل ساده سازي شده كلينچ با استفاده از نتايج آزمون هاي كشش كاليبره شد و نتايج بدست آمده با نتايج مدل كامل مقايسه گرديد. در ادامه، نمونه كلاهي-شكل بسته با استفاده از اتصال كلينچ مقاطع فولادي و آلومينيومي ساخته و جذب انرژي آن تحت بارگذاري خمشي از طريق انجام آزمون تجربي خمش سه نقطه اي ارزيابي شد. در نهايت، مدل اجزاي محدود نمونه كلاهي شكل با استفاده از المان معادل كلينچ ايجاد و نتايج بدست آمده با نتايج تجربي آزمون خمش اعتبارسنجي گرديد. نتايج بيانگر آن است كه با فرض تخصيص وزن برابر به هر كدام از معيارهاي ضخامت گلويي و درهم قفل شدگي، قالب بهينه بدست آمده در مقايسه با قالب اوليه ميزان درهم قفل شدگي و ضخامت گلويي را به طور همزمان بهبود مي دهد. همچنين مشخص شد كه بهبود استحكام كلينچ ممكن است باعث افزايش نيروي مورد نياز فرم دهي شود. در ارتباط با جذب انرژي مقاطع كلينچ شده نشان داده شد كه روش المان معادل با تقريب خوبي قادر به پيش بيني پاسخ مكانيكي اتصال مي باشد. با بررسي عددي نيروها و گشتاورهاي وارد بر المان هاي معادل كلينچ در مدل المان محدود تير كلاهي شكل مشخص شد كه در آزمون خمش، اتصالات بيشتر در معرض نيروهاي برشي قرار دارند. لذا به جهت بهبود استحكام برشي اتصالات كلينچ، آلترناتيوي كه با فرض تخصيص وزن بيشتر به ضخامت گلويي به دست آمده بود به عنوان اتصال بهينه انتخاب شد. نشان داده شد كه قالب بهينه بدست آمده، ضخامت گلويي كلينچ را نسبت به قالب اوليه به ميزان 52 درصد بهبود مي دهد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1401/06/21
-
عنوان به انگليسي
Experimental and Numerical Investigation and Optimization of the Clinched Joints in the Hybrid Al-Steel Thin-walled Energy Absorbing Components
-
تاريخ بهره برداري
1/15/2023 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اليار مياندوآبچي
-
چكيده به لاتين
Clinching is a cost-effective alternative of spot welding which enables joining of dissimilar materials by local plastic deformation. This thesis undertakes optimization of a SPFC 390 high strength steel/Al 5052 clinched joint strength in a hat-shaped beam. For this purpose, first, a steel/aluminum clinched joint was created and its pull-out strength was evaluated by experimental tensile test. Then, simulation of the clinching process was performed using the software ABAQUS and the numerical results were validated with the experimental ones. It was shown that the 2D simulation can predict the cross-section of the clinch joint with good approximation. The clinching tool punch radius, punch corner radius, die depth and the die radius were considered as design variables and the clinched joint neck thickness (tn) and undercut (ts) were considered as two criteria to be maximized. The MAIRCA MCDM approach was adopted for selecting the best alternatives considering different criteria weightings. Full finite element model of the clinched joint was created by revolving the 2D cross-section of the joint and its strength was evaluated using the numerical tensile tests. Then, simplified finite element model of the clinch joint was created and calibrated using the full finite element results. Then, a hybrid steel/aluminum closed hat section was manufactured and its energy absorption was studied using the experimental three-point bending test. Finally, Finite element model of the clinched closed hat section was created using the calibrated connector element and the numerical result was validated with the experimental result. In this thesis, it was found that by optimizing the clinching tool geometrical parameters, higher joint strength can be achieved. The results show that the obtained optimal clinched joints may require higher forming loads. It was also concluded that the equivalent finite element model can predict the bending behavior of the hybrid clinched beam by good approximation. By numerical investigation of the forces and moments acting on the equivalent elements of the clinched joints in the finite element model of the hat-shaped beam it was concluded that the equivalent elements are subjected more to shear than normal loads. Therefore, in order to improve the shear strength of the clinched joints the alternative which was obtained by assigning the weight of 0.6 to the clinch joint neck thickness was selected as the best alternative.
-
كليدواژه هاي فارسي
اتصال كلينچ , جذب انرژي , مقاطع جدار نازك , مقاطع تركيبي , آزمون خمش
-
كليدواژه هاي لاتين
Clinching , bending test , thin-walled sections , hybrid material sections , bending test
-
Author
Elyar Miandoabchi
-
SuperVisor
Abolfazl Khalkhali
-
لينک به اين مدرک :
