Please enable javascript in your browser.
Page
of
0
Cataloging brief
Find in content
sort by
page number
page score
Bookmark
فصل 1: مقدمه
(17)
1-1- اهمیت و کاربرد موضوع
(18)
شکل (1-1) نمودار شماتیک محدودههای نرخ کرنش و همچنین فرضهای حاکم بر آنها [2]
(18)
شکل (1-2) برخی موارد که مواد تحت نرخ کرنش بالا قرار میگیرند [2].
(19)
1-2- اهداف پژوهش
(21)
1-3- ساختار گزارش
(23)
فصل 2: دستگاه آزمایش میلهای هاپکینسون
(25)
2-1- پيشگفتار
(26)
2-2- انتشار موج در جامدات
(27)
2-2-1- انتشار دینامیکی تغییرشکل
(27)
شکل (2-1) نمای شماتیکی تغییر فاصلهی بین ذرات در یک تغییرشکل الاستیک استاتیکی () [5]
(27)
شکل (2-2) نمای شماتیکی تغییرشکل الاستیک دینامیکی [5]
(28)
2-2-2- موج الاستیک در یک میلهی استوانهای شکل
(29)
شکل (2-3) انتشار موج در میله توسط برخورد میلهی ضربهزن، (a) قبل از برخورد، (b) پس از برخورد [5]
(29)
(2-1)
(30)
(2-2)
(30)
(2-3)
(30)
(2-4)
(30)
(2-5)
(30)
2-2-3- انواع امواج الاستیک
(31)
شکل (2-4) نمای شماتیکی از دستگاه میلهی پیچشی هاپکینسون، موج برشی پس از شکستن خار درون میله به سمت راست حرکت مینماید [5].
(32)
شکل (2-5) برخورد چکش با یک جسم نیمه بینهایت، مقایسهی انتشار امواج الاستیک طولی، برشی و رایلی [5]
(33)
2-2-4- چگونگی انتشار موج الاستیک طولی در یک میلهی بلند با سطح مقطع غیر همسان
(33)
(2-6)
(34)
شکل (2-6) تأثیر مرز ناحیه بر انتشار موج الاستیک طولی در محیط A و B، و سرعت موج طولی و برشی در محیط A هستند، و سرعت موج طولی و برشی در محیط B هستند [5].
(34)
شکل (2-7) انتشار موج طولی با برخورد عمودی بین محیطهای A و B [6]
(35)
(2-7)
(35)
(2-8)
(36)
(2-9)
(36)
(2-10)
(36)
(2-11)
(36)
(2-12)
(36)
شکل (2-8) تغییر ناگهانی سطح مقطع در میله [6]
(38)
(2-13)
(38)
(2-14)
(38)
شکل (2-9) نمای شماتیکی برخورد دو میله و چگونگی انتشار موج الاستیک در میلهها [6]
(39)
(2-15)
(39)
(2-16)
(40)
(2-17)
(40)
شکل (2-10) شکل پالس تنش در میله در دو حالت (a) ایدهآل یا تئوری، (b) حالت واقعی [6]
(41)
(2-18)
(41)
شکل (2-11) اثر اینرسی شعاعی ذرات میله بر روی شکل موج الاستیک [8]
(42)
2-3- اصول حاکم بر آزمایش میلهای هاپکینسون
(43)
شکل (2-12) نمای شماتیک از دستگاه آزمایش میلهی فشاری هاپکینسون [9]
(43)
(2-19)
(44)
(2-20)
(44)
(2-21)
(45)
2-4- مروری بر منابع مطالعاتی دستگاه آزمایش میلهی کششی هاپکینسون
(46)
2-4-1- ایدهی اولیه
(46)
شکل (2-13) ایدهی اولیه هاپکینسون برای اندازهگیری انرژی موج الاستیک [11]
(47)
شکل (2-14) نمای شماتیکی پیکربندی کلسکی [10]
(48)
شکل (2-15) میلهی فشاری هاپکینسون[10]
(48)
2-4-2- دستگاه آزمایش میلهی کششی هاپکینسون
(49)
شکل (2-16) نمای شماتیکی مکانیزم پیشنهاد شده توسط هاردینگ[15]
(50)
شکل (2-17) نمای شماتیکی مکانیزم پیشنهاد شده توسط بهبودیافتهی ولش و هاردینگ[16]
(50)
شکل (2-18) نمای شماتیکی مکانیزم پیشنهاد شده توسط هوسر [17]
(51)
شکل (2-19) نمای شماتیکی از مکانیزم پیشنهاد شده توسط لیندهولم و ییکلی[18]
(51)
شکل (2-20) نمای شماتیکی مکانیزم پیشنهاد شده توسط نیکولاس[20]
(52)
شکل (2-21) نمای شماتیکی از ایدهی استاب و گیلاب برای تولید موج کششی [21]
(53)
شکل (2-22) نمای شماتیکی مکانیزم چرخگردان و ضربهزن [22]
(54)
شکل (2-23) نمای شماتیکی از مکانیزم گلولهی توخالی [25]
(55)
شکل (2-24) نمای شماتیکی از مکانیزم گلولهی توخالی با تلهی تکانه [24]
(55)
شکل (2-25) مکانیزم گلولهی توخالی با میلهی ورودی دوتکه [25]
(56)
2-4-3- نگهدارندهها و قطعهی آزمایش
(56)
شکل (2-26) یک نمونه نگهدارنده برای اتصال ورقهای فلزی به میلههای دستگاه هاپکینسون[9]
(57)
شکل (2-27) نگهدارندههای رزوه داخلی (سمت راست) و خارجی (سمت چپ) برای آزمایش نمونهی ورق
(58)
شکل (2-28) نمونههای ورقهای فلزی برای آزمایش میلهی کششی هاپکینسون [9]
(59)
شکل (2-29) نوعی از نگهدارندههای ورق در مکانیزم اعمال کشش غیرمستقیم [27]
(59)
جدول (2-1) نمونههای کششی ورق فلزی پیشنهاد شده در مرجع [31]
(61)
2-4-4- شکلدهندهی موج
(61)
شکل (2-30) نمای شماتیکی محل قرار گرفتن شکلدهندهی موج در دستگاه آزمایش میلهی فشاری هاپکینسون [32]
(62)
شکل (2-31) اثر شکلدهندهی موج بر روی موج ورودی، (a) بدون شکلدهندهی موج، (b) با شکلدهندهی موج [40]
(63)
فصل 3: شکلدهی ورقهای فلزی
(64)
3-1- پيشگفتار
(65)
3-2- نمودارهای حد شکلدهی
(66)
3-2-1- کلیات
(66)
شکل (3-1) بررسی انواع تغییرشکل ورق در نمودار حد شکلدهی [41]
(67)
3-2-2- مروری بر ادبیات نمودارهای حد شکلدهی
(68)
3-2-3- روش تجربی رسم نمودارهای حد شکلدهی
(70)
شکل (3-2) قالب مورد استفاده برای ترسیم نمودارFLD به روش هکر [45]
(70)
شکل (3-3) نمونههای آزمایش ترسیم نمودار FLD مطابق با استاندارد ASTM [51]
(71)
شکل (3-4) الگوی بهکار گرفته شده برای ایجاد گرید بر روی سطح ورق به روش اچ الکتریکی [52]
(72)
شکل (3-5) پرس هیدرولیکی بههمراه سنبهی نیم کروی و ورقگیر [51]
(72)
شکل (3-6) نمونههای ورق پس از گلویی شدن [51]
(73)
شکل (3-7) شکل دایرهای اولیه و بیضی حاصل از اعمال تغییر شکل. مطابق شکل قطر بزرگ بیضی با a و قطر کوچک بیضی با b مشخص شده است [48].
(74)
(3-1)
(74)
(3-2)
(74)
(3-3)
(74)
(3-4)
(74)
3-2-4- استفاده از روشهای عددی برای رسم نمودارهای حد شکلدهی
(75)
شکل (3-8) مدلهای تئوری برای استتفاده در حل عددی و ترسیم نمودارهای FLD[48]
(75)
شکل (3-9) مدل ناهمگنی بهصورت شیار در تحلیل M-K
(76)
(3-5)
(76)
3-3- مروری بر روابط پایه
(78)
3-3-1- معادله جانسون-کوک
(78)
(3-6)
(78)
3-3-2- تابع تسلیم ون میسز
(78)
(3-7)
(78)
(3-8)
(78)
(3-9)
(79)
(3-10)
(79)
3-4- بهدست آوردن منحنی حد شکلدهی به روش تحلیل M-K
(80)
3-4-1- محاسبات تنش در منطقهی سالم
(80)
(3-11)
(81)
(3-12)
(81)
شکل (3-10) جهتگیری شیار نسبت به محور xyz
(81)
3-4-2- محاسبات کرنش در منطقهی سالم
(82)
(3-13)
(82)
(3-14)
(82)
(3-15)
(82)
(3-16)
(82)
(3-17)
(82)
(3-18)
(82)
(3-19)
(83)
3-4-3- محاسبات منطقهی شیاردار
(83)
3-4-3-1- سازگاری کرنشها
(83)
(3-20)
(83)
3-4-3-2- تعادل نیروها
(83)
(3-21)
(83)
(3-22)
(84)
(3-23)
(84)
(3-24)
(84)
(3-25)
(84)
3-4-3-3- رابطهی سختشوندگی
(85)
(3-26)
(85)
3-4-3-4- قانون سیلان
(85)
(3-27)
(85)
3-4-3-5- رابطهی تراکمناپذیری
(85)
(3-28)
(85)
3-4-3-6- الگوریتم انتگرالگیری عددی و محاسبهی تنش و کرنش
(86)
(3-29)
(86)
(3-30)
(86)
(3-31)
(86)
(3-32)
(87)
(3-33)
(87)
(3-34)
(87)
(3-35)
(87)
(3-36)
(87)
(3-37)
(87)
(3-38)
(87)
(3-39)
(87)
(3-40)
(88)
(3-41)
(88)
(3-42)
(88)
(3-43)
(88)
(3-44)
(88)
(3-45)
(89)
(3-46)
(89)
(3-47)
(90)
3-4-4- محاسبهی کرنشهای حدی
(90)
شکل (3-11) الگوریتم انجام محاسبات برای رسم نمودار حد شکلدهی در تحلیل M-K [63]
(91)
فصل 4: طراحی و ساخت دستگاه آزمایش کشش هاپکینسون
(93)
4-1- پیشگفتار
(94)
4-2- طراحی دستگاه آزمایش میلهای کشش غیرمستقیم هاپکینسون
(95)
(4-1)
(95)
(4-2)
(95)
4-2-1- طراحی قطعهی مورد آزمایش
(96)
4-2-1-1- نمونهی حجمی
(96)
شکل (4-1) ابعاد نمونههای مسی در سه طول اندازهگیری متفاوت
(97)
شکل (4-2) نمونههای آزمایش مسی در سه طول اندازهگیری متفاوت
(98)
4-2-1-2- نمونهی ورق
(98)
شکل (4-3) نمونه ورق ساخته شده توسط دستگاه تراش CNC، (الف) ابعاد نمونه، (ب) نمونهی ساخته شده
(99)
4-2-2- طراحی میلههای ورودی و خروجی
(99)
4-2-3- طراحی میلهی ضربهزن
(100)
4-2-4- طراحی نگهدارندهها
(101)
شکل (4-4) نگهدارندهی سمت راست، نگهدارندهی خارجی و سمت چپ، نگهدارندهی داخلی است.
(102)
شکل (4-5) ایجاد رزوهی چپگرد خارجی در نگهدارندهی داخلی با استفاده از تیغهی تراش معمولی باعث شکست در ناحیهی اتصال پیچ به بدنه میگردد.
(102)
4-2-5- محاسبهی فاصلهی بین تکیهگاههای میلههای ورودی و خروجی
(103)
شکل (4-6) نمای کلی میلههای دستگاه هاپکینسون کششی و نحوهی قرارگیری تگیهگاهها
(104)
4-2-6- طراحی واشرهای فشاری
(104)
شکل (4-7) نمای سهبعدی و اندازهگذاری واشر فشاری برای آزمایش نمونهی ورق با نگهدارندهی داخلی
(105)
شکل (4-8) مقایسهی واشرهای فشاری برای آزمایش نمونهی ورق با نگهدارندهی داخلی (سمت راست) و نگهدارندهی خارجی (سمت چپ)
(105)
4-3- آمادهسازی دستگاه قبل از آزمایش
(106)
4-3-1- اتصال کرنشسنجها به میلههای دستگاه هاپکینسون
(106)
4-3-2- همراستا نمودن میلهها
(106)
4-3-3- بررسی سرعتسنج میلهی ضربهزن
(107)
شکل (4-9) دستگاه سرعتسنج برای سنجش سرعت میلهی ضربهزن
(107)
4-3-4- ثابت کردن نمونه بر روی میلهها
(108)
4-3-4-1- نمونههای حجمی
(108)
شکل (4-10) قطعهی مسی بسته شده به میلهها همراه واشر فشاری
(108)
4-3-4-2- نمونههای ورق
(108)
شکل (4-11) نمونهی ورق بسته شده به میلهها توسط نگهدارندهی خارجی
(109)
شکل (4-12) نمونهی ورق بسته شده به میلهها توسط نگهدارندهی داخلی
(109)
4-3-5- آمادهسازی اسیلوسکوپ جهت دریافت سیگنال
(110)
شکل (4-13) اسیلوسکوپ و آمپلیفایر مورد استفاده در دستگاه آزمایش میلهی کششی هاپکینسون
(110)
4-3-6- استفاده از شکلدهندهی موج
(111)
شکل (4-14) نحوهی اتصال شکلدهندهی موج به میلهی ورودی
(111)
شکل (4-15) شکلدهندهی موج، قبل و بعد از بارگذاری
(111)
4-4- چگونگی انجام آزمایش
(112)
فصل 5: نتایج آزمایش و تحلیل دادهها
(113)
5-1- پیشگفتار
(114)
5-2- نتایج آزمایشهای کشش دینامیکی بر روی نمونهی حجمی
(115)
جدول (5-1) ابعاد نمونههای مسی در آزمایش کشش غیرمستقیم هاپکینسون
(115)
شکل (5-1) نحوه اتصال نمونهی مسی قبل شلیک میلهی ضربهزن
(115)
شکل (5-2) نمونهی مسی شکسته شده بعد از شلیک میلهی ضربهزن
(116)
شکل (5-3) مقایسهی تغییرشکل نمونههای مسی با طول اندازهگیری متفاوت تحت کشش دینامیکی
(116)
شکل (5-4) مقایسهی شکست نمونهی مسی در حالت (الف) شبهاستاتیکی، (ب) دینامیکی
(118)
شکل (5-5) نمونهی مسی در زمان شکست در (الف) آزمایش کشش شبهاستاتیکی، (ب) آزمایش هاپکینسون کشش
(119)
شکل (5-6) تنش-کرنش نمونهی مسی یا طول اندازهگیری 8 میلیمتر
(120)
شکل (5-7) مقایسهی اثر نرخ کرنشهای مختلف بر نمودار تنش-کرنش مس
(121)
شکل (5-8) تغییرات نرخ کرنش در نمونهی مسی با طول اندازهگیری 4 میلیمتر بر حسب زمان
(122)
شکل (5-9) تغییرات نرخ کرنش در نمونهی مسی با طول اندازهگیری 8 میلیمتر بر حسب زمان
(122)
شکل (5-10) نمودار پالس در میلهها با نمونهی مسی با شکلدهندهی موج
(123)
شکل (5-11) نمودار پالس در میلهها با نمونهی مسی بدون شکلدهندهی موج
(123)
5-3- محاسبهی ضرایب معادلهی جانسون-کوک برای مس در حالت کشش دینامیکی
(124)
(5-1)
(124)
5-3-1- بهینهسازی مرحلهبهمرحله
(124)
5-3-2- بهینهسازی ﻫﻤﺰﻣﺎن
(124)
جدول (5-2) مقایسهی ضرایب مدل جانسون-کوک برای مس C10200 در دو حالت کشش و فشار دینامیکی
(125)
5-4- نتایج آزمایشهای کشش دینامیکی بر روی نمونهی ورق
(126)
شکل (5-12) نمونهی ورق در سه وضعیت قبل از تغییرشکل، تغییرشکل بدون گلویی و نمونهی شکستهشده
(126)
شکل (5-13) نمونهی ورق پس از آزمایش در دو حالت (RD) در جهت نورد و (TD) عمود بر جهت نورد
(126)
5-4-1- بررسی اثر نگهدارندهی نمونهی ورق بر شکل پالس موج ورودی
(127)
شکل (5-14) سیگنال موج الاستیک در میلهها باوجود نگهدارندهی خارجی و بدون نمونه
(127)
شکل (5-15) سیگنال موج الاستیک شبیهسازیشده در میلهها با نرمافزار LS-DYNA باوجود نگهدارندهی خارجی و بدون نمونه
(128)
شکل (5-16) سیگنال موج الاستیک در میلهها باوجود نگهدارندهی داخلی و بدون نمونه
(129)
شکل (5-17) موج الاستیک شبیهسازیشده در میلهها با نرمافزار LS-DYNA باوجود نگهدارندهی داخلی و بدون نمونه
(129)
5-4-2- نمودار تنش-کرنش نمونهی ورق در حالت کشش دینامیکی
(131)
شکل (5-18) نمودار تنش-کرنش ورق فولادی 1010 با ضخامت 4/1 میلیمتر در حالت کشش دینامیکی
(131)
شکل (5-19) نمودار تنش-کرنش ورق فولادی 1010در حالت کشش کشش استاتیکی [51]
(132)
5-5- محاسبهی ضرایب مدل جانسون-کوک برای نمونهی ورق در حالت کشش دینامیکی
(133)
جدول (5-3) ضرایب مدل جانسون-کوک برای نمونهی ورق
(133)
5-6- رسم نمودار حد شکلدهی ورق فولاد 1010 به روش M-K
(134)
شکل (5-20) نمودار تجربی حد شکلدهی ورق فولاد 1010 [51]
(134)
شکل (5-21) مقایسه نمودار حد شکلدهی تجربی در حالت شبه استاتیکی با نمودار حد شکلدهی با تحلیل M-K در حالت دینامیکی ورق 1010 با ضخامت 4/1 میلیمتر
(135)
5-6-1-
(136)
فصل 6: نتیجهگیری و پیشنهادات
(137)
6-1- نتیجهگیری
(138)
6-2- پیشنهادها
(139)
پيوست
(150)
بررسی تجربی اثر نرخ کرنش بالا بر شکلدهی ورق فولادی 1010
(157)
شکل (4): سیگنال موج الاستیک در میلهها باوجود نگهدارندهی خارجی، الف)آزمایش تجربی، ب)شبیهسازی با LS-DYNA
(159)
شکل (5): سیگنال موج الاستیک در میلهها باوجود نگهدارندهی داخلی، الف)آزمایش تجربی، ب)شبیهسازی با LS-DYNA
(160)
با توجه به شکلهای 4 و 5 مشاهده میشود در صورت استفاده از نگهدارنده داخلی دامنه موج اغتشاش بسیار کمتر میباشد. به همین دلیل در این مقاله برای استخراج نمودار تنش-کرنش ورق فولادی 1010، از پردازش شکل موج خروجی با نگهدارنده داخلی استفاده میگردد.
(160)
3-2. نمودار تنش-کرنش دینامیکی ورق فولادی 1010
(160)
شکل 6، نمودار تنش-کرنش نمونه ورق فولادی 1010 در دو حالت در جهت نورد (RD) و عمود بر جهت نورد (TD) میباشد. نرخ کرنش متوسط در این آزمایش حدود 1860 برثانیه میباشد.
(160)
شکل(6): نمودار تنش-کرنش ورق فولادی 1010
(160)
شکل (7): نمودار تنش-کرنش ورق فولادی 1010در حالت کشش کشش استاتیکی [8]
(160)
در شکل 7 نمودار تنش-کرنش ورق در حالت آزمایش کشش استاتیکی آورده شده است. همانطور که انتظار میرفت، نرخ کرنش تأثیر قابلملاحظهای بر روی تنش سیلان، کرنش یکنواخت و دیگر خواص مکانیکی ورق دارد.
(160)
3-3. استخراج ضرایب مدل جانسون-کوک
(160)
برای استخراج ضرایب مدل جانسون-کوک ورق فولادی 1010 در این مقاله از نرمافزار برازش منحنی SPSS استفاده شده است. از آنجا که تعادل دینامیکی کمی پس از تغییرشکل پلاستیک در نمونه برقرار میگردد، نقطه شروع بهینهسازی باید کمی بزرگتر از کرنش پلاستیک صفر باشد....
(160)
جدول 1: ضرایب مدل جانسون-کوک برای ورق فولادی 1010
(160)
با توجه به اینکه در این مقاله آزمایش هاپکینسون کششی در دمای ثابت انجام میگیرد، مقدار ضریب تاثیر دما (m) یک در نظر گرفته شده است.
(160)
با توجه به اینکه در این مقاله آزمایش هاپکینسون کششی در دمای ثابت انجام میگیرد، مقدار ضریب تاثیر دما (m) یک در نظر گرفته شده است.
(160)
با توجه به اینکه در این مقاله آزمایش هاپکینسون کششی در دمای ثابت انجام میگیرد، مقدار ضریب تاثیر دما (m) یک در نظر گرفته شده است.
(160)
در آزمایش میلهای هاپکینسون برای رسیدن به نرخ کرنش ثابت، در آزمایش موادی که دارای رفتار پلاستیک کامل نیستند، از شکلدهندهی موج استفاده میشود. در این مقاله از دیسکهای مسی به ضخامت 5/0 میلیمتر و قطر 10 میلیمتر استفاده شده است. با بکارگیری شکلدهنده...
(168)
در آزمایش میلهای هاپکینسون برای رسیدن به نرخ کرنش ثابت، در آزمایش موادی که دارای رفتار پلاستیک کامل نیستند، از شکلدهندهی موج استفاده میشود. در این مقاله از دیسکهای مسی به ضخامت 5/0 میلیمتر و قطر 10 میلیمتر استفاده شده است. با بکارگیری شکلدهنده...
(168)
در آزمایش میلهای هاپکینسون برای رسیدن به نرخ کرنش ثابت، در آزمایش موادی که دارای رفتار پلاستیک کامل نیستند، از شکلدهندهی موج استفاده میشود. در این مقاله از دیسکهای مسی به ضخامت 5/0 میلیمتر و قطر 10 میلیمتر استفاده شده است. با بکارگیری شکلدهنده...
(168)
(الف)
(168)
با پردازش شکلموجهای ورودی و بازگشتی از نمونه که در میله خروجی ثبت شده است در نرمافزار نوشته شده، نمودار تنش-کرنش بدست میآید [23]. شکل 6 منحنی تنش-کرنش نمونه مس C10200 در دو نرخ کرنش متفاوت نشان داده شده است.
(169)
شکل (6): مقایسهی اثر نرخ کرنشهای مختلف بر نمودار تنش-کرنش مس
(169)
همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است با افزایش نرخ کرنش (کاهش طول اندازهگیری نمونه)، تنش سیلان، کرنش منجر به شکست نمونه و تغییرشکل یکنواخت نمونه افزایش چشمگیری مییابد. همچنین رفتار مس در هر دو آزمایش در ناحیه الاستیک تقریباً یکسان است. افزایش در ...
(169)
جدول (1): مقایسهی ضرایب مدل جانسون-کوک
(169)
شکل (10): مقایسهی شکست نمونهی مسی در دو حالت (الف) شبهاستاتیکی، (ب) دینامیکی
(171)
در شکل 10 نمونهی مسی با طول اندازهگیری 12 میلیمتر در دو حالت شبهاستاتیکی و دینامیکی با هم مقایسه شده است. نمونه در حالت کشش استاتیکی، قبل از شکستن گلویی میشود. اما در حالت دینامیکی اگر طول نمونه به اندازهی کافی بلند باشد، قبل از شکست پدیدهی گل...
(171)
7- بحث در نتایج
(172)