منبع پایان نامه درمورد
خمکاري، اندازه‌گيري، كشش، چين‌خوردگي

منبع پایان نامه درمورد خمکاري، اندازه‌گيري، كشش، چين‌خوردگي

دی ۸, ۱۳۹۷ 0 By mitra1--javid

نمونههاي دمبل شکل

جدول (‏۴-۱): ابعاد نمونه هاي تست شده (ابعاد به ميليمتر ميباشند)
نمونه شماره ۱
نمونه شماره ۲
نمونه شماره ۳
ضخامت
عرض
ضخامت
عرض
ضخامت
عرض
۳٫۳۹
۵٫۶۵
۳٫۶۲
۵٫۸۰
۳٫۶۶
۵٫۷۰
۳٫۴۶
۵٫۶۰
۳٫۴۷
۵٫۷۵
۳٫۴۳
۵٫۷۰
۳٫۵۷
۵٫۷۰
۳٫۲۴
۶٫۰۰
۳٫۴۱
۵٫۶۵
۳٫۴۷
۵٫۶۵
۳٫۴۴
۵٫۸۵
۳٫۵۰
۵٫۶۸
ميانگين

در شکل (‏۴-۹) دستگاه كشش لاستيك و نمونه در حين كشش نشان داده شده است. سرعت باز شدن فكها در حين كشش ۵۰۰ ميليمتر در دقيقه ميباشد.

شکل (‏۴-۹): (a) دستگاه تست كشش لاستيك، (b) نمونه بعد از افزايش طول ۲۰۰ درصد

منحني مربوط به تغييرات تنش نسبت به تغييرات طول نمونه براي سه تست كشش انجام شده در شكل زير ارايه شده است.

شکل (‏۴-۱۰): نتايج تست كشش سه نمونه پلي يورتان با سختي ۸۰ شور A با سرعت ۵۰۰ ميلي متر بر دقيقه
ضرايب مربوط به مدل ماده موني-ريولين براي هر يك دادههاي بدست آمده از كشش سه نمونه به كمك نرم افزار ABAQUS محاسبه شدند كه در جدول (‏۴-۲) اين ضرايب ارايه شدهاند.

جدول (‏۴-۲): ضرايب مدل موني-ريولين حاصل از دادههاي تست كشش

نمونه شماره ۱
نمونه شماره ۲
نمونه شماره ۳
C01
0.689983
0.553805
0.643631
C10
0.831761
0.796640
0.826017

مطابق استاندارد ASTM D412 بايد از ميانگين دادههاي تنش-كرنش حاصل از سه تست كشش استفاده شود. در شکل (‏۴-۱۱) نمودار تنش مهندسي-كرنش مهندسي مربوط به نمونههاي كشش و متوسط آنها ارايه شده است. مقدار ضرايب مدل ماده موني-ريولين براي متوسط مقادير كشش به صورت C01=0.71487, C10=0.77476 بدست آمدند.

شکل (‏۴-۱۱): نمودار تنش اسمي-كرنش اسمي نمونههاي كشش و متوسط آن ها
ساخت قالب
براي انجام تست‌هاي تجربي خمکاري يک نمونه‌ قالب خم زانويي طراحي و ساخته شد. قالب ساخته در شکل (‏۴-۱۲) نشان داده شده است. همان‌طور که از شکل نيز مشخص است اجزاي اصلي قالب ساخته شده شامل دو کفه که شکل پروفيل خم ۹۰ درجه در آن‌ها به صورت متقارن ماشين‌کاري شده است. (a،b)، راهنماي لوله که به منظور هدايت کردن لوله به داخل پروفيل خم و حفظ پايداري لوله در موقع فشار دادن توسط سنبه و نيز هدايت سنبه استفاده مي‌شود (c)، صفحه نگهدارنده راهنماي لوله که به منظور موقعيت دهي صحيح راهنماي لوله نسبت به دو کفه قالب مورد استفاده قرار مي‌گيرد (d) و سنبه که از آن براي فشار دادن لوله و مندرل به داخل پروفيل قالب استفاده مي‌شود (e). نقشه‌هاي مربوط به هر يک از اجزاي قالب در پيوست (الف) ارايه شده‌اند.

شکل (‏۴-۱۲): اجزاي قالب خمکاري فشاري
تست خم لوله
به منظور صحه گذاري مدل المان محدود، چند نمونه تست خمکاري انجام شد. مقايسه بين نتايج المان محدود و تست تجربي خمکاري لوله براي چند حالت مختلف در فصل بعد ارايه شده است. براي انجام تست‌ها از دستگاه پرس ۵۰ تن موجود در آزمايشگاه مقاومت مصالح دانشکده مهندسي مکانيک استفاده شد. تست‌هاي انجام شده به صورت خلاصه در جدول (‏۴-۳) ارايه شده‌اند. شرح تست‌هاي انجام شده در ادامه اين فصل بيان شده است.

جدول (‏۴-۳): آزمايش‌هاي تجربي انجام شده
پارامتر مورد بررسي
هدف آزمايش
ماده‌ي لوله
شماره آزمايش
مندرل يکپارچه نرم/ مندرل چند تکه
بررسي اثر ترکيب‌بندي مندرل بر کيفيت خم
برنج/فولاد
۱
فشار اعمال شده به مندرل
بررسي اثر فشار بر ارتفاع چين‌خوردگي
فولاد
۲
فشار اعمال شده به مندرل
بررسي اثر فشار بر ارتفاع چين‌خوردگي
برنج
۳
جنس ماده لوله
اندازه‌گيري کرنش
برنج/فولاد
۴
جنس ماده لوله
اندازه‌گيري ضخامت
برنج/فولاد
۵

مطلب مشابه :  پایان نامه با کلید واژگانمدل ریاضی، معیار ارزیابی، فرآیند تحلیل، استراتژی ها

همان‌طور که در فصل‌هاي قبل نيز اشاره شد در اين پايان‌نامه مندرل به صورت چند تکه در نظر گرفته شد به طوري که در دو انتهاي لوله از لاستيک با جنس سخت و در وسط لوله از لاستيک نرم استفاده شده است. با توجه به مرجع ‏[۶] استفاده از اين ساختار باعث افزايش کيفيت خمکاري نسبت به حالتي مي‌شود که در آن از مندرل يکپارچه نرم يا يکپارچه سخت استفاده مي‌شود. در شکل (‏۴-۱۳) مقايسه‌ بين دو حالت خمکاري با استفاده از مندرل يکپارچه نرم و مندرل چند‌تکه ارايه شده است.

شکل (‏۴-۱۳): مقايسه تاثير مندرل بر روي تغيير شکل لوله، (a) خمکاري با مندرل چند تکه ، (b) خمکاري با مندرل يکپارچه نرم

با توجه به شکل (‏۴-۱۳) ملاحظه مي‌شود در صورت استفاده از ساختار مندرل چند تکه نسبت به حالت يکپارچه از ميزان بيضي شدن مقطع جلويي لوله در حين خمکاري کاسته مي‌شود و از تا خوردن لوله در نزديکي محل اعمال نيروي خمکاري توسط سنبه کاسته مي‌شود.
معيار در نظر گرفته شده براي بررسي چين‌خوردگي حداکثر ارتفاع چين خوردگي مي‌باشد. براي اندازه‌گيري حداکثر ارتفاع چين‌خوردگي، فاصله نقاط روي لبه داخلي قطعه از مرکز خم اندازه‌گيري شده و با کم کردن اندازه شعاع داخلي خم از آن، مقدار ارتفاع چين‌خوردگي به دست مي‌آيد. بزرگترين مقدار به دست آمده از اين اندازه‌گيري‌ها برابر حداکثر ارتفاع چين‌خوردگي مي‌باشد. در شکل (‏۴-۱۴) محل حداکثر ارتفاع چين‌خوردگي در ناحيه خم نشان داده شده است. با توجه به اين شکل، بيشترين فاصله لبه از مرکز خم برابر با ۲۶٫۲ ميلي‌متر مي‌باشد که با کم کردن ۲۵ (اندازه شعاع داخلي خم) از آن، حداکثر ارتفاع چين‌خوردگي برابر با ۱٫۲ ميلي‌متر به دست مي‌آيد.

شکل (‏۴-۱۴): اندازه‌گيري حداکثر ارتفاع چين‌خوردگي در محل
خم

جهت بررسي اثر فشار بر ميزان چين‌خوردگي، تست خمکاري لوله برنجي و فولادي در چند سطح مختلف فشار انجام شد. ملاحظه گرديد که با افزايش ميزان فشار وارده به مندرل لاستيکي مقدار نيروي شکل‌دهي افزايش ‌مي‌يابد و علاوه بر آن ارتفاع چين‌خوردگي نيز کاهش مي‌يابد. در شکل (‏۴-۱۵) مقايسه بين دو حالت خمکاري لوله برنجي با فشارهاي ۳٫۸ مگاپاسکال و ۲۴٫۷ مگاپاسکال نمايش داده شده است.

شکل (‏۴-۱۵): اثر فشار بر چين‌خوردگي لوله برنجي، (a) فشار ۳٫۸، (b) فشار ۲۴٫۷ مگاپاسکال

در مورد لوله فولادي، خمکاري با دو مقدار فشار ۲۴٫۷ و ۳۹٫۳ مگاپاسکال انجام شد. در اينجا نيز کاهش ارتفاع چين‌خوردگي و کاهش خرابي سطح مقطع با افزايش فشار مشاهده گرديد. در شکل (‏۴-۱۶) اثر تغييرات فشار بر نحوه تغيير شکل لوله فولادي نمايش داده شده است.

شکل (‏۴-۱۶): اثر فشار بر چين‌خوردگي لوله فولادي، (a) فشار ۲۴٫۷ مگاپاسکال، (b) فشار ۳۹٫۳ مگاپاسکال

در شکل (‏۴-۱۷) چند نمونه از قطعات خم شده نشان داده شده است:

مطلب مشابه :  منبع پایان نامه ارشد دربارهسي، سانتريفيوژ، بيماري، ويروس

شکل (‏۴-۱۷): نمونه‌اي از قطعات خم شده در قالب خم فشاري

به منظور اندازه‌گيري کرنش در شعاع داخلي و بيروني خم، سطح لوله به روش اچ الکتروشيميايي۱۱۷ با دايره‌هايي به قطر ۵ ميلي‌متر شبکه‌بندي شد. بعد از خمکاري اين دايره‌ها به صورت بيضي تغيير شکل مي‌دهند. با اندازه‌گيري قطر بزرگ و کوچک بيضي‌ها و مقايسه آن‌ها با مقدار قطر اوليه دايره‌ها مي‌توان مقادير کرنش‌هاي کمينه و بيشينه سطحي را محاسبه نمود. در شکل (‏۴-۱۸) يک نمونه‌ لوله اچ شده نمايش داده شده است. شکل (‏۴-۱۹) انواع حالت‌هاي تغيير شکل دايره‌ها را نمايش مي‌دهد. اگر لوله به صورت کشش تک محوري افزايش طول دهد، شبکه دايره‌اي در جهت اصلي (جهت کشش) کشيده شده و در جهت ديگر فشرده‌تر مي‌شود. در حالت تغيير شکل کرنش صفحه‌اي دايره‌ها در جهت اصلي کشيده شده ولي در جهت ديگر بدون تغيير باقي مي‌مانند. در حالت کشش دومحوري دايره‌ها در هر دو جهت افزايش قطر پيدا مي‌کنند.

شکل (‏۴-۱۸): لوله اچ‌ شده با دايره‌هاي به قطر ۵ ميلي‌متر

شکل (‏۴-۱۹): انواع حالت‌هاي ممکن براي تغيير شکل شبکه دايره‌اي، (a) کشش تک محوري، (b) کرنش صفحه‌اي، (c) کشش دو محوري

پس از اتمام فرايند خمکاري لوله قطر بزرگ و قطر کوچک بيضي‌ها به منظور استخراج کرنش‌هاي طولي و محيطي در شعاع داخلي و بيروني خم اندازه‌گيري شد. از آنجايي که سطح خم لوله داراي انحنا مي‌باشد براي کاهش خطاي اندازه‌گيري از نوار ميلر۱۱۸ استفاده شد. نوار ميلر يک شابلون اندازه‌گيري فاصله مي‌باشد که از دو خط نازک مدرج تشکيل شده است فاصله اين خطوط ناموازي به صورت ملايم از يک مقدار حداقل تا يک مقدار حداکثر (انتخاب اين مقادير حداقل و حداکثر با توجه اندازه اوليه قطر دايره‌هاي شبکه و ميزان تغييرشکل‌هاي احتمالي صورت مي‌گيرد) تغيير مي‌کند. با استفاده از اين شابلون که بر روي يک ورق شفاف نقش بسته است و به سادگي بر روي سطوح انحنادار قطعه منطبق مي‌شود قطر بيضي‌ها را مي‌توان اندازه‌گيري نمود. معمولاً براي اندازه‌گيري دقيق‌تر، همزمان با استفاده از شابلون از يک ذره‌بين با بزرگ نمايي ۵ برابر نيز استفاده مي‌شود که تحت چنين‌ شرايطي دقت اندازه‌گيري در حدود ۰٫۰۱ ميلي‌متر خواهد بود (براي اطلاعات بيشتر به ‏[۵۰] مراجعه شود).
اگرچه با داشتن مقادير کرنش سطحي در جهت طولي و محيطي و با فرض ثابت بودن حجم ماده در حين تغيير شکل، مي‌توان ضخامت لوله را محاسبه نمود ولي براي ارايه تصوير بهتري از توزيع ضخامت لوله، يک برش طولي و يک برش مقطعي در لوله ايجاد شد و مقدار ضخامت جدار لوله در سطوح برش اندازه گيري شد. زاويه ناحيه خم ۹۰ درجه مي‌باشد که در هر ۱۵ درجه يک اندازه‌گيري انجام شده است. در شکل (‏۴-۲۰) محل‌هاي اندازه گيري ضخامت در مقطع برش لوله‌ نشان داده شده است.

شکل (‏۴-۲۰): محل‌هاي اندازه گيري ضخامت جدار لوله در سطح مقطع برش

فصل پنجم

ارائه نتايج و بحث

مقدمه