فهرست مطالب
عنوان صفحه
چكيده ............................................................................................................................................................................. 1
فصل اول: مقدمه .............................................................................................................................. 2
1-1 مقدمه ........................................................................................................................................................................ 2
2-1 مروري بر فصول ....................................................................................................................................................... 3
3-1 تاريخچه هيدروفرمينگ و شكل دهي گازي .............................................................................................................. 3
4-1 پيشينه كارهاي انجام شده از هيدروفرمينگ و شكل دهي گازي گرم )اعم از مطالعه ي تحليلي، عددي و تجربي( ........ 4
5-1 اهداف و ويژگي هاي پايان نامه .................................................................................................................................. 9
فصل دوم: معرفی فرآیند شکل دهی گازی گرم و هیدروفرمینگ و پارامترهای موثر در آن ................. 01
1-2 مقدمه .................................................................................................................................................................... 11
2-2 انواع فرآيند هاي توليدي ........................................................................................................................................ 11
3-2 فرآيندهاي شكل دهي فلزات .................................................................................................................................. 11
4-2 روش هاي شكل دهي لوله هاي فلزي با استفاده از سيال ............................................................................................ 13
5-2 فرآيند هيدروفرمينگ ............................................................................................................................................ 13
6-2 تقسيم بندي هيدروفرمينگ از نقطه نظر هندسه قطعه ................................................................................................ 14
1-6-2 هيدروفرمينگ لوله ............................................................................................................................................ 14
1-1-6-2 تقسيم بندي فرآيند هيدروفرمينگ از نقطه نظر چگونگي اعمال فشار .............................................................. 15

ت
1-1-1-6-2 هيدروفرمينگ فشار پايين ......................................................................................................................... 15
2-1-1-6-2 هيدروفرمينگ فشار بالا ............................................................................................................................ 16
3-1-1-6-2 هيدروفرمينگ فشار مرحله اي )تدريجي( .................................................................................................. 16
4-1-1-6-2 هيدروفرمينگ فشار نوساني ...................................................................................................................... 11
5-1-1-6-2 هيدروفرمينگ دوبل ................................................................................................................................. 11
2-1-6-2 مزايا و معايب هيدروفرمينگ لوله .................................................................................................................. 11
1-2-1-6-2 مزاياي فرآيند هيدروفرمينگ لوله ............................................................................................................. 11
2-2-1-6-2 معايب فرآيند هيدروفرمينگ لوله ............................................................................................................. 11
3-1-6-2 محدوديت هاي ذاتي فرآيند هيدروفرمينگ لوله ............................................................................................ 19
4-1-6-2 كاربرد هيدروفرمينگ لوله ............................................................................................................................ 21
1-4-1-6-2 كاربرد هيدروفرمينگ لوله در صنعت خودروسازي................................................................................... 21
2-4-1-6-2 كاربرد هيدروفرمينگ لوله در صنايع نظامي .............................................................................................. 22
3-4-1-6-2 كاربرد هيدروفرمينگ لوله در صنايع هسته اي و اتمي ................................................................................ 22
2-6-2 فرآيند هيدروفرمينگ پوسته .............................................................................................................................. 22
3-6-2 فرآيند هيدروفرمينگ ورق ................................................................................................................................ 23
1-2 تاثير دما در شكل دهي فلزات ................................................................................................................................. 23
1-1-2 شكل دهي گرم .................................................................................................................................................. 23
2-1-2 شكل دهي سرد .................................................................................................................................................. 24

ث
3-1-2 شكل دهي داغ ................................................................................................................................................... 24
1-2 هيدروفرمينگ در دماهاي بالا ................................................................................................................................ 24
1-1-2 محاسن هيدروفرمنيگ گرم ............................................................................................................................... 25
2-1-2 چالش هاي موجود در هيدروفرمينگ گرم ......................................................................................................... 25
9-2 فرآيند شكل دهي گازي ......................................................................................................................................... 26
1-9-2 برتري فرآيند شكل دهي گازي گرم نسبت به هيدروفرمينگ .............................................................................. 26
11-2 فرآيند بالج آزاد لوله ........................................................................................................................................... 21
1-11-2 پارامترهاي تاثير گذار در فرآيند بالج آزاد لوله ................................................................................................ 21
1-1-11-2 ابعاد لوله و قالب ........................................................................................................................................ 29
2-1-11-2 جنس لوله................................................................................................................................................... 29
3-1-11-2 تاثير شاخص توان كار سختي ..................................................................................................................... 31
4-1-11-2 آماده سازي قطعه براي هيدروفرمينگ .......................................................................................................... 31
5-1-11-2 روانكاري و انتخاب روغن مناسب جهت جلوگيري از اصطكاک ................................................................ 31
فصل سوم: طراحی فرآیند مبتنی بر حل تئوریک به کمک نرم افزار متلب ............................................... 33
1-3 مقدمه .................................................................................................................................................................... 33
2-3 مدل تحليلي ........................................................................................................................................................... 34
3-3 حل تحليلي فرآيند بالج آزاد گرم لوله ................................................................................................................... 41
1-3-3 برنامه نويسي در نرم افزار متلب ........................................................................................................................... 41

ج
4-3 منحني تنش-كرنش آلياژ Al6063 41 .........................................................................................................................
1-4-3 تعيين ضرايب استحكام و توان كار سختي در دماهاي مختلف ............................................................................ 43
5-3 فاكتورهاي ورودي مورد استفاده در آزمايشات ...................................................................................................... 41
1-5-3 مقادير پارامترهاي ورودي در هر آزمايش .......................................................................................................... 41
فصل چهارم: شبيه سازي فرآيند به روش اجزا محدود با استفاده از نرم افزار آباكوس ...................................................... 10
1-4 مقدمه .................................................................................................................................................................... 51
2-4 معرفي روش اجزا محدود ..................................................................................................................................... 52
3-4 معرفي نرم افزار آباكوس ....................................................................................................................................... 53
1-3-4 تاريخچه ي نرم افزار آباكوس ............................................................................................................................ 53
2-3-4 ديدگاه كلي سيستم اجزا محدود در نرم افزار آباكوس ....................................................................................... 54
3-3-4 مزاياي نرم افزار آباكوس نسبت به نرم افزارهاي مشابه ........................................................................................ 54
4-3-4 تحليل روش هاي حل صريح و ضمني در نرم افزار آباكوس ............................................................................... 55
5-3-4 حل ضمني معادله استاتيكي ............................................................................................................................... 56
6-3-4 حل صريح معادله ديناميكي ............................................................................................................................... 51
4-4 شبيه سازي فرآيند بالج آزاد گرم لوله در نرم افزار آباكوس .................................................................................... 51
1-4-4 ايجاد لوله در محيط Part 59 ..................................................................................................................................
2-4-4 تعريف خصوصيات مواد در محيط Property 61 ...................................................................................................
3-4-4 مونتاژ اجزا در محيط Assembly 61 .......................................................................................................................

ح
4-4-4 تعريف رويه حل در محيط Step 62 .......................................................................................................................
5-4-4 تعريف نوع تماس اجزا در محيط Interaction 63 ..................................................................................................
6-4-4 تعريف شرايط مرزي و بار وارده در محيط Load 64 ...............................................................................................
1-6-4-4 شرايط مرزي لوله و قالب .............................................................................................................................. 64
2-6-4-4 اعمال بار جهت شكل دهي ............................................................................................................................ 65
1-4-4 شبكه بندي لوله در محيط Mesh 66 ........................................................................................................................
1-4-4 محيط حل مسئله ) Job 66 ...................................................................................................................................... )
فصل پنجم: نتایج و بحث ................................................................................................................ 76
1-5 نتايج استخراجي از حل تحليلي به كمك نرم افزار متلب ........................................................................................ 61
1-1-5 تاثير طول محل بالج ) L ( بر ارتفاع بالج لوله با استفاده از حل تحليلي ................................................................... 61
2-1-5 تاثير شعاع خارجي لوله ) ( بر ارتفاع بالج لوله ي تغيير شكل يافته با استفاده از حل تحليلي................................ 69
3-1-5 تاثير شعاع گوشه قالب ) ( بر ارتفاع بالج لوله ي تغيير شكل يافته با استفاده از حل تحليلي ............................... 11
4-1-5 تاثير ضخامت لوله ) ( بر ارتفاع بالج لوله ي تغيير شكل يافته با استفاده از حل تحليلي ....................................... 11
5-1-5 تاثير توان كار سختي ) n ( و ضريب استحكام ) k ( بر ارتفاع بالج لوله ي تغيير شكل يافته با استفاده از حل تحليلي ... 11
2-5 نتايج استخراجي از شبيه سازي اجزا محدود به كمك نرم افزار آباكوس .................................................................. 12
1-2-5 تاثير طول محل بالج ) L ( بر ارتفاع بالج لوله با استفاده از حل عددي ................................................................... 12
2-2-5 تاثير شعاع خارجي لوله ) ( بر ارتفاع بالج لوله ي تغيير شكل يافته با استفاده از حل عددي ................................ 14
3-2-5 تاثير شعاع گوشه قالب ) ( بر ارتفاع بالج لوله ي تغيير شكل يافته با استفاده از حل عددي ................................. 15

خ
4-2-5 تاثير ضخامت لوله ) ( بر ارتفاع بالج لوله ي تغيير شكل يافته با استفاده از حل عددي ........................................ 16
5-2-5 تاثير توان كار سختي ) n ( و ضريب استحكام ) k ( بر ارتفاع بالج لوله ي تغيير شكل يافته با استفاده از حل عددي.... 11
3-5 اعتبار سنجي حل تحليلي با حل عددي فرآيند بالج آزاد گرم لوله........................................................................... 11
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات .................................................................................................................... 01
1-6 مقدمه .................................................................................................................................................................... 11
2-6 نتيجه گيري و جمع بندي ......................................................................................................................................... 11
3-6 پيشنهادات ............................................................................................................................................................. 11
پيوست الف: مراحل شبيه سازي اجزا محدود فرآيند بالج آزاد گرم لوله آلومينيومي ........................................................ 13
پيوست ب: كد نويسي حل تحليلي فرآيند بالج آزاد گرم لوله آلومينيومي در نرم افزار متلب .......................................... 11
مراجع ........................................................................................................................................................................... 19

2-0 مروری بر فصول
در فصل اول مقدمه اي از فرايند هيدروفرمينگ و شكل دهي گازي گرم و تاريخچه ي پيدايش آن ها، همچنين
به خلاصه اي از تحقيقات علمي و عملي كه تا به امروز بر روي اين فرايندها صورت گرفته پرداخته مي شود. در پايان
مقدمه اي از اهداف پايان نامه ارائه مي شود.
در فصل دوم اين پژوهش به معرفي فرايند هيدروفرمينگ و شكل دهي گازي گرم، تقسيم بندي آن ها،
ويژگي هاي فرايند، مزايا و معايب آن و پارامترهاي تاثير گذار بر فرايند پرداخته مي شود.
در فصل سوم ابتدا آناليز تحليلي فرايند مذكور به كمك روابط تئوري و معادلات رياضي حاكم بر شكل دهي
فلزات ارائه مي شود، سپس به طراحي فرايند و برنامه نويسي آن در نرم افزار متلب پرداخته مي شود.
در فصل چهارم به معرفي نرم افزار آباكوس پرداخته و تاريخچه ي اجمالي از آن ارائه مي شود، در نهايت
شبيه سازي فرايند به روش اجزا محدود به كمك نرم افزار آباكوس آورده خواهد شد.
در فصل پنجم پس از استخراج نمودارها و نتايج حاصل از حل تئوري مبتني بر نرم افزار متلب و شبيه سازي
اجزا محدود به كمك نرم افزار آباكوس، مقايسه ي نتايج حاصل از هر دو حل تحليلي و عددي ارائه خواهد شد.
در فصل ششم نتيجه گيري كلي و پيشنهاداتي براي ادامه ي كار آورده مي شود.