عنوان پایان‌نامه
اصلاح و توسعه میدان سرعت سینماتیکی فرایند اکستروژن با بررسی کانتورهای کرنش و تنش و مقایسه با نتایج المان محدود
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2453;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59647
- تاریخ دفاع
- ۱۹ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- پیمان کرمی
- استاد راهنما
- کارن ابری نیا
- چکیده
- در این پایان نامه روش تحلیلی جدیدی با استفاده از تئوری حد بالا برای تحلیل سه بعدی مسائل اکستروژن ارائه شده است. روش پیشنهاد شده به نحوی فرمول‌بندی شده است که تعریف واقع‌گرایانه‌تری از میدان تغییر‌شکل را با استفاده از حذف ناپیوستگی‌های داخلی جریان و همچنین ناپیوستگی‌های سرعت در سطوح ورودی و خروجی منطقه تغییر‌شکل که توسط رویه‌های سه بعدی تعریف می‌شوند، ارائه می‌کند. در واقع این فرمولاسیون با بهره‌گیری از تعریف واقع‌گرایانه‌تر جریان مواد، به عنوان یک ابزار تحلیلی قدرتمند توانایی ارائه نتایج قابل مقایسه با روش اجزا محدود را دارا بوده و می‌تواند بعنوان یک گزینه جایگزین برای نرم‌افزار المان محدود عمل کند. با استفاده از فرمولاسیون پیشنهاد شده اکستروژن مقاطعی همچون مقطع مستطیلی، L شکل، هگزاگونال، مربعی و چرخ‌دنده مورد آنالیز قرار گرفت و میدان سرعت سینماتیکی مجاز که از نظر فیزیکی دارای الگوی جریان ماده واقع‌گرایانه‌ای در مقایسه با پژوهش‌های پیشین است محاسبه شد. توزیع سرعت، کرنش و تنش، جریان مواد سه بعدی، منحنی‌های نیرو-جابه‌جایی، نحوه تشکیل منطقه مرده و تغییرات طول منطقه مرده درکنار فشار اکستروژن به دست آمد و تاثیر پارامترهای مختلف فرایند همچون کاهش سطح مقطع، اصطکاک، هندسه مقطع و پیچیدگی شکل مقطع بر روی توزیع کرنش، فشار فرایند، هندسه قالب و تشکیل منطقه مرده مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تحلیل اجزا محدود نیز انجام شد و با مقایسه نتایج آن با نتایج روش تئوریک دقت و کارآمدی روش پیشنهاد شده نشان داده شد. در واقع نتایج تحلیلی توزیع سرعت، کرنش و تنش در توافق نزدیکی با نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی بر حسب مقدار و نحوه توزیع می‌باشد. به منظور اعتبارسنجی و ارزیابی صحت فرمولاسیون ارائه شده آزمایش‌های عملی متعددی هم با استفاده از مدل‌سازی فیزیکی برای بررسی نحوه تشکیل منطقه مرده و تغییرات ابعادی آن و چگونگی جریان مواد و هم با استفاده از فلز سرب برای مقایسه فشار فرایند انجام شده است. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که نتایج تحلیل حد بالا و داده‌های تجربی دارای تطابق خوبی با یکدیگر هستند و با مقایسه نتایج مراجع پیشین، بهبود نتایج محاسبه شده با استفاده از فرمولاسیون جدید مشاهده گردید.
- Abstract
- This thesis provides a new generalized formulation based on the upper bound method for the three dimensional analysis of the forward extrusion of non-axisymmetric sections. The proposed method has been formulated in such a way as to present a more realistic definition of deforming region by eliminating internal discontinuities and velocity discontinuities at the entry and exit surfaces that are defined by three-dimensional curved surfaces. A more realistic definition of material flow enables this method as a powerful analytical tool as an alternative to finite element software. Using this new formulation, extrusion of shapes such as rectangle, L-shaped, hexagonal, square and a spur gear were analyzed and kinematically admissible velocity fields were computed which gave a more physically realistic material flow patterns as compared to previous works. The distribution of velocity, strain and stress, load displacement curves, three dimensional material flow, dead material zone formation, variation of the dead zone size as well as extrusion load were obtained. The effect of process parameters such as extrusion ratio, friction and section geometry and shape complexity on the strain distributions, extrusion load, die geometry and dead zone formation was investigated. Finite element analysis was also carried out and the comparison of the results showed the accuracy and effectiveness of the present method. In fact, the results of the analytical velocity, strain and stress distributions are in close agreement with those given by the simulation in terms of magnitude and distribution. Experimental tests were performed in order to verify the analytical results. Comparison between theoretical and experimental data was carried out and close agreement was observed. Also, the improvement of the results computed using the present method was observed by comparison with the previous works.
