در این مقاله روش اجزای محدود لاگرانژی همگرد برای تحلیل مسایل غیر خطی هندسی و مادی، با به کارگیری المان های سه بعدی و تغییر شکل یافته پوسته، ارایه شده است. در این تحلیل از روش لاگرانژی بهنگام همراه با همه ‏عبارت های خطی و غیر خطی کرنش گرین- لاگرانژ، برای حذف تقریب محاسبه تنش کوشی در فرمولبندی اجزای محدود استفاده شده است. برای تحلیل غیر خطی مادی، رفتار ماده در محدوده پلاستیک با کار سختی خطی مدل سازی شده و همچنین قاعده سیلان پرانتل- راس و معیار تسلیم فون میسز مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از فرمولبندی مورد نظر، مثال هایی برای تغییر شکل های بزرگ الاستیک و الاستیک- پلاستیک به کمک المان های سه بعدی و تغییر شکل یافته پوسته تحلیل شده و با نتایج دیگر روش های همگرد مقایسه شده است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

یکی از مشکلات فرآیند شکل دهی مجدد برای تولید لوله هایی با مقاطع غیر گرد پیش بینی وضعیت تماس لوله و غلتک در حین تغییر شکل می باشد. در این پژوهش، تحلیل الاستیک-پلاستیک با فرض کرنش صفحه ای برای فرایند شکل دهی مجدد لوله تدوین شده است. یکی از مشکلات فرآیند جدا شدن لوله از غلتک ها در بعضی از نواحی تغییر شکل در حین فرآیند می باشد. مدل تماسی ارایه شده در این پژوهش قابلیت تشخیص جدایش لوله از غلتک ها را دارد و در نتیجه پیش بینی بهتر عیوب امکان پذیر خواهد شد. در ادامه، برای بررسی صحت مدل ارایه شده، نتایج تحلیلی و تجربی مقایسه شده که تطابق نسبتا خوبی مشاهده می شود.

فرایند خمکاری شعله ای یکی از روشهای شکل دهی ورقهای فولادی است. در این فرایند با اعمال گرمای ناشی از شعله مشعل گازی و سپس خنک کاری کنترل شده در راستای مسیرهای معین روی ورق، به آن شکل می دهند. با توجه به ابزار ساده به کار رفته در فرایند، روش اقتصادی و جذابی است. در حال حاضر این فرایند به صورت دستی و بر اساس تجارب تکنسینهای ماهر انجام می شود. رویه تجربی و عدم اتوماسیون فرایند، بهره وری آن را پایین آورده است. در این مقاله روشی برای شبیه سازی تغییر شکل ماده در حین فرایند ارایه می شود. با توجه به ماهیت فیزیکی فرایند از تحلیل تغییر شکل بزرگ ترموالاستیک استفاده شده است. در این روش راه حل تحلیلی جدیدی برای تحلیل انتقال گرما در ورق اعمال شده است. حل تحلیلی انتقال گرما به همراه حل عددی اجزای محدود تغییر شکل ورق در محیط نرم افزار ANSYS، قادر به توضیح و تفسیر مشاهدات تجربی اند. در مقایسه با نتایج سایر محققان و اندازه گیریهای تجربی، شبیه سازیهای به عمل آمده نتایج معقولی نشان می دهند. از روش و نتایج این شبیه سازیها می توان برای مطالعات اتوماسیون فرایند استفاده کرد.

چکیده مقدمه: در طی سال­های اخیر، مطالعه تغییرشکل پلاستیک شدید بر اساس فرآیندهای مناسب برای ورق و مواد جامد انجام شده است. با توجه به ضعف برخی خواص و کاربردهای مهم فلز تیتانیوم، این روش­ها موضوعی جذاب برای افزایش راندمان این فلز کاربردی تلقی می­ شود. بنابراین، تلاش هایی برای بررسی و توسعه فرآیندهای تغییرشکل پلاستیک شدید موثر و مناسب برای تولید نمونه­ های تیتانیومی صورت گرفته است. تغییرشکل پلاستیک شدید به عنوان روش اصلی برای تولید مواد بسیار ریزدانه و نانوساختار با استحکام و سختی بالا شناخته شده است. مطالعه حاضر در مورد بررسی جدیدترین روش های این خانواده مناسب برای تولید نمونه ­های تیتانیومی نانوساختار با دانه های فوق ریز است. این مطالعه همچنین تأثیر برخی از مهمترین روش های مختلف تغییرشکل پلاستیک شدید را بر خواص تیتانیوم نشان و با مقایسه بین آن­ ها بر اساس مزایا و معایب روش ­های تغییرشکل پلاستیک شدید بر اساس دیدگاه پردازش و خواص انجام می ­شود. یافته­ ها: دما، سرعت روانکاری مناسب 3 عامل اساسی و مهم برای تغییر شکل پلاستیک شدید فلز تیتانیوم است. فراوانی استفاده از سه روش فوق برای فلز تیتانیوم و آلیاژهای آن به ترتیب شامل روش های ایکپ، اتصال نورد تجمعی و اکستروژن برشی ساده می باشد. نقطه ضعفی که در اکثر تحقیقات انجام شده بر روی تیتانیوم فرآوری شده با روش های تغییر شکل پلاستیک شدید مشهود است، عدم بررسی خواص زیست سازگاری تیتانیوم همزمان با خواص مکانیکی آن پس از فرآیند است. تقریباً می­ توان گفت که در هیچ یک از تحقیقات انجام شده در مورد روش های تغییر شکل شدید پلاستیک، خروجی صنعتی خاصی معرفی نشده است و تنها در سطح کار تحقیقاتی باقی مانده است.

خواص مکانیکی و پایداری حرارتی از جمله مهم ترین جنبه های کاربرد تجاری فلزات شدیدا تغییر شکل یافته هستند. ریزساختار ماده کنترل کننده خواص مکانیکی نهایی است. پایداری حرارتی ریزساختار را می توان به صورت مقاومت به فرایندهای بازیابی و تبلورمجدد تعریف کرد که این فرایندها بازگرداننده ریزساختار تغییر شکل یافته هستند. نقش اصلی کنترل تحولات ریزساختاری بر عهده فرایندهای تبلورمجدد و بازیابی است که پدیده های فعال شده با دما بوده و باعث بازگردانی ریزساختار تغییرشکل یافته می شوند. در این پژوهش تبلور مجدد استاتیکی مس شدیدا تغییر شکل یافته با روش نوین اکستروژن برشی ساده (SSE) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، نمونه های تغییر فرم یافته با کرنش های مختلف در محدوده دمایی 180 تا 290 درجه سانتیگراد مورد آنالیز ریزساختاری و آزمایش سختی قرار گرفتند. سپس با محاسبه کسر نرم شدن، ثوابت معادله JMAK در شرایط مختلف تعیین گردیدند. نتایج حاکی از آن است که با افزایش کرنش از 1.15 به 6.9، اندازه کریستال و پایداری حرارتی کاهش می یابد، هم چنین زمان لازم برای وقوع 50% تبلورمجدد در دمای 210oC که برای پاس اول 864 ثانیه بوده در پاس دوم به 299 ثانیه و در پاس ششم به 207 ثانیه تقلیل می یابد.

رفتار رسوب گذاری و تغییرات سختی آلیاژ آلومینیوم 2024 حل سازی شده، پس از تغییر شکل پلاستیک شدید و حین پیری طبیعی بررسی شده است. حین فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید (کرنش در حدود 1)، مناطق GPB یا خوشه های اتمی Cu-Mg به صورت دینامیکی تشکیل می شوند. این موضوع با حذف اثر تشکیل مناطق GPB یا خوشه های اتمی Cu-Mg از منحنی آنالیز گرماسنجی افتراقی تایید می شود. تشکیل دینامیکی این فازها حین فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید سبب کاهش سینتیک پیری طبیعی نمونه تغییر شکل پلاستیک شدید یافته، نسبت به نمونه بدون تغییر شکل می شود. از طرفی مقایسه این پژوهش با مطالعات قبلی نشان می دهد که تشکیل فازهای نیمه پایدار در محدوده های کم کرنش فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید اتفاق می افتد، این در حالی است که در کرنش های بالاتر تشکیل رسوبات پایدارتر محتمل تر هستند.