مکانیکی (سمت چپ) وشکل دهی هیدروفرمینگ (سمت راست). ج) نمونه شماره (۳) د) نمونه
شماره (۴).
چنانچه قبلا نیز اشاره شد، مطابق شکل (۷-۷)، تمرکز کرنش اطراف سمبه می تواند دلیل اصلی شروع زوال درشکل دهی های مکانیک باشد اما درهیدروفرمینگ این مشکل مرتفع شده ودرنتایج مقایسه ای نشان داده شده درشکل (۷-۷)، دیده می شود که توزیع کرنش درهیدروفرمینگ بسیار یکنواخت تر ازشکل دهی مکانیکی می باشد که این امرباعث افزایش شکل دهی خواهد شد. البته همانطور که گفته شد، دراثر استفاده ازقالب درهنگام استفاده ازروش هیدروفرمینگ، این افزایش بیشتر نیز خواهد شد. علاوه برآن فهمیده شد که مکان شروع زوال نیز درهردوروش متفاوت بوده که ازاین خاصیت می توان برای انتقال نقطه شروع زوال به مکان های با استحکام بیشتر به کمک فشار سیال بهره جست.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۷-۴- حرکت خط جوش:
یکی دیگراز فاکتورهایی که می تواند ما را درپیش بینی وتشخیص دلایل وقوع زوال درTWB ها یاری کند، حرکت خط جوش درحین شکل دهی می باشد. دراینجا با یک تحلیل ساده وگذرا از این موضوع ومقایسه بین حرکت خط جوش در دو روش شکل دهی مکانیکی وهیدروفرمینگ، نشان خواهیم داد که حرکت خط جوش اطلاعات مفیدی را می تواند دراختیارما بگذارد.
بدلیل آنکه پهنای خط جوش تقریبا زیاد می باشد، خط وسط ناحیه جوش را به عنوان نماینده کل ناحیه جوش انتخاب کرده وحرکت آن را درلحظه وقوع اولین زوال ثبت کرده ایم وچون ناحیه (۱) ازاهمیت بیشتری برخوردار است، تنها گره های درون این ناحیه را مطابق شکل (۷-۸) برگزیده وجابه جایی درون صفحه ای آنها را از نزدیک ترین گره به سطح بستر به ترتیب تا آخرین گره روی خط تقارن ورق ها رسم کرده ایم که به صورت مقایسه ای درشکل (۷-۹) برای هرنمونه نشان داده شده است.
Y
X
شکل (۷-۸): نمایی ازگره های انتخابی برای حرکت خط جوش به ترتیب ازسطح بسترتا خط تقارن.
(ب)
(د)
(الف)
(ج)
شکل (۷-۹): نمودارهای جابه جایی خط جوش : الف) نمونه شماره (۱) ب) نمونه شماره (۲) ج) نمونه
شماره (۳) د) نمونه شماره (۴).
وهمچنین نمودارهای جابه جایی خط جوش درهرکدام ازروش های شکل دهی برای کلیه نمونه نیز مطابق شکل (۷-۱۰) می باشد:
(ب)
(الف)
شکل (۷-۱۰): نمودارهای جابه جایی خط جوش : الف) شکل دهی مکانیکی ب) هیدروفرمینگ.
همانطور که درنمودارهای مقایسه ای بین دو روش شکل دهی درشکل (۷-۱۰) ملاحظه می شود، توزیع حرکت خط جوش درهیدروفرمینگ بسیاریکنواخت ترازشکل دهی مکانیکی می باشد وبنابراین باعث شده است که درهمه موارد، درهیدروفرمینگ ازیک گره ای به بعد، حرکت خط جوش کاملا بیشترازشکل دهی مکانیکی باشد ودرعوض این نمودارها موید این مطلب هستند که عامل اصلی اتفاق افتادن زوال درشکل دهی مکانیکی می تواند رخ دادن پدیده تسلیم شدن موضعی درگره های ناحیه ای باشد که سمبه درحال قطع تماس با ورق ها می باشد، زیرا گره های ورق دردوناحیه زیرسمبه ودربسترنگه دارنده تقریبا درمکان اولیه خود ثابت نگه داشته شده وعملا تنها گره های میانی ورق درناحیه تحت تاثیر شکل دهی هستند که دچارتغییر شکل شدید می شوند. همچنین این نمودارهای حرکت خط جوش ما را به این مطلب رهنمون می کنند که می توان با کمتر کردن اصطکاک بین سطوح (مثلا با روانکاری)، به توزیع یکنواخت تری ازحرکت خط جوش رسیده وباعث افزایش شکل دهی شد.
نمودارهای حرکت خط جوش درشکل دهی مکانیکی (شکل (۷-۱۰-الف)) درکنار جدول (۶-۱) نیزاین مطلب را نشان می دهند که حرکت خط جوش درنمونه هایی که زوال آنها شبیه به یکدیگر است (مثلا نمونه های (۱) و(۲) دریک گروه ونمونه های (۳) و(۴) درگروهی دیگر)، هرچه حرکت خط جوش کمتر بوده است، ارتفاع بیشینه شکل دهی نیزکمتراست. درعوض درنمودارهای شکل (۷-۱۰- ب) درکنارجدول (۷-۱) نشان می دهند که هرچه حرکت خط جوش کمتربوده است، بیشینه ارتفاع شکل دهی نیز بیشتر شده است.
مطالب بالا نشان دهنده این نتیجه اند که اگرحرکت خط جوش موضعی باشد (همانند آنچه درشکل دهی مکانیکی اتفاق می افتد)، هرچه حرکت خط جوش کمتر باشد، ارتفاع بیشینه شکل دهی نیزکمتر است واگر حرکت خط جوش موضعی نباشد (همانند آنچه درهیدروفرمینگ اتفاق می افتد)، حرکت خط جوش وبیشینه ارتفاع شکل دهی برعکس یکدیگر عمل می کنند.
۸- تست کشش ساده تک محوره
همانطورکه درفصل مرورمقالات نیزاشاره شد، TWBها به عنوان یکی ازسازه های نوپا عملا جهت کاهش وزن به کمک روش های جوشکاری مختلف شکل گرفتند. بنابراین تحلیل هرنمونه TWB بدون درنظرگیری خط جوش کاری پرخطا خواهد بود. اما درنظرگیری خط جوش خود دارای اشکال وگام های متعددی است که می تواند شامل درنظرگیری هندسه ومواد جوش به روش های مختلف، جهت خط جوش نسبت به جهت بارگذاری اصلی، مکان قرارگیری خط جوش درهنگام شکل دهی، اصطکاک بین سمبه وناحیه جوش و… باشد. یکی ازمواردی که می تواند دست طراح را برای مانور دادن بر روی استحکام محصول تولیدی بوسیله جوش باز نگه دارد، درنظرگیری جهت خط جوش نسبت به جهت بارگذاری (تغییر شکل) اصلی است. درتمام تحلیل های فصل های قبل، رابطه بین جهت خط جوش وجهت نورد ورق های به کارگرفته ثابت درنظرگرفته می شد درحالی که این رابطه دربعضی مواقع برای افزایش استحکام وگاهی اوقات به اجبار می بایست تغییر کند. لذا دراین فصل قصد داریم با بررسی رابطه بین جهت جوش وجهت نورد ورق ها (به عنوان نماینده جهت بارگذاری اصلی) درTWB های غیرهمجنس که درجدول (۴-۳) درفصل خواص مکانیکی اشاره شد، مورد مطالعه قرارگیرد. جهت بررسی تاثیرات جهت خط جوش نسبت به جهت بارگذاری، سه نوع مختلف از نمونه ها را دراینجا آماده کرده ایم (شکل(۸-۱)): ۱) جوش طولی (نوع )، جوش عرضی (نوع )، جوش مورب (نوع ).
شکل (۸-۱): نمایی ازسه نوع مختلف جوشکاری درTWB ها درتست کشش تک محوره.
درمدل سازی ها ازاستاندارد KSB 0801 مطابق شکل (۴-۱) استفاده شده است. جهت مدل سازی المان محدود این TWB ها، سطح مقطع نمونه ها را مطابق شکل (۸-۲) درنرم افزار آباکوس مدل سازی کرده وزوال آنها درتست کشش ساده تک محوره مورد ارزیابی قرار گرفته است. دقت شود که عرض جوش مورد استفاده دراین تست نیزهمانند تست کشش کروی درTWB های غیرهمجنس می باشد وبرابر مقدارثابت ۸/۱۱ میلیمترفرض شده است. بنابراین تنها نوع ازنمونه ها درشکل (۸-۲) نمایش داده شده اند ودر دو نوع دیگر ازجوش با همین ضخامت وعرض استفاده شده است.
شکل (۸-۲): سطح مقطع نمونه های استاندارد نوع جوشکاری درتست کشش تک محوره.
درشبیه سازی المان محدود، ازمعیار تسلیم غیرایزوتروپیک هیل برای ورق ها ومعیار تسلیم ایزوتروپیک مایسزبرای خط جوش استفاده شده است. دراینجا نیز بدلیل نبود اطلاعات آزمایشگاهی لازم جهت مدل سازی دقیق ترخط جوش وناحیه تحت تاثیر حرارت، این دوناحیه با خواص یکسان ویکنواخت وترکیب شده با هم درنظرگرفته شد وازقانون ترکیب برای پیدا کردن این خواص استفاده شده است. همچنین ضخامت جوش، ثابت و برابرمیانگین ضخامت ورق های دوطرف TWB درنظرگرفته شده است. تمام خواص مکانیکی مورد نیازدراین فصل، درفصل (۴) آورده شده اند. بدلیل نبود هیچگونه اطلاعات ونتایج آزمایشگاهی مرتبط با این گونه ازTWB ها، به مدل سازی المان محدود آنها اکتفا شده است. جهت مدل سازی المان محدود تست کشش ساده تک محوره دراین نمونه نیزفرض شده است که ورق ها وناحیه جوش همگی دریک سطح مرجع مدل سازی شوند. جهت یکسان سازی درنتایج ظاهرشده، فرض شده است که حرکت ضلع متحرک درحین تست به صورت رابطه خطی قابل بیان باشد که زمان سپری شده درحل مسئله، جهت اعمال کشش و ضریب ثابتی است.
جهت مدل سازی المان محدود، ازالمان پوسته چهارگره ای S4R با پنج نقطه انتگرال گیری درامتداد ضخامت برای نمونه های نوع و استفاده شده است درحالی که برای مطابقت بیشتر شبکه بندی با هندسه مسئله درنمونه های نوع ، ازالمان پوسته مثلثی سه گره ای S3R با پنج نقطه انتگرال گیری درامتداد ضخامت برای ناحیه گلویی نمونه واز المان S4R برای بقیه نمونه استفاده شده است. اندازه المان ها درنمونه ها تقریبا برابر۰/۲×۰/۲ میلیمتربه همراه شبکه بندی ریزتر۰/۱×۰/۱ میلیمتردرناحیه گلویی انتخاب شده است. این اندازه شبکه به گونه ای بوده است که بین دقت، پیش بینی نمودارهای بارگذاری وپیش بینی محل اولیه زوال تعادل برقرارشود. لذا شبکه بندی نمونه ها در سه گروه مختلف جوشکاری مطابق شکل (۸-۳) می باشد.
(الف)
(ب)
شکل (۸-۳): نمایی از شبکه بندی درنمونه های تست کشش تک محوره: الف) نوع ب) نوع .
(ج)
شکل (۸-۳) (ادامه): نمایی از شبکه بندی درنمونه های تست کشش تک محوره: ج) نوع.
تمامی نمونه ها را پس ازمدل سازی وجاگذاری خواص مکانیکی مطابق فصل (۴) وارد مرحله اعمال شرایط مرزی کرده ایم. ضلع سمت چپ همه نمونه ها را ثابت نگه داشته وبا اعمال جابه جایی به ضلع سمت راست، شرایطی را فراهم کرده ایم تا روند تغییرشکل شبیه به قانون ترکیب باشد یعنی همه المان های ضلع سمت راست به صورت همزمان ویکنواخت تنها درجهت محوری (X) جابه جا می شوند وزوال نمونه ها را طبق معیار زوال نمودارحد شکل دهی محاسبه کرده ایم. بنابراین کرنش مهندسی درالمانی که برای اولین بار دچار زوال می شود وحداکثرباراعمالی روی ضلع سمت راست درلحظه رخداد اولین زوال برای هرنمونه درجدول (۸-۱) نشان داده شده اند.
جدول (۸-۱): کرنش مهندسی شبیه سازی شده وباراعمالی متناظرآن درلحظه زوال درتست کشش
تک محوره.

Welded specimens
Type I
Type II
Type III