بهينه‌سازي مسير بارگذاري در فرآيند هيدروفرمينگ لوله با استفاده از منطق فازي

Optimization of the load path for tube hydroforming processes using fuzzy logic

امروزه معيار ارزيابي بهره وري توليد در صنعت، توليد در كوتاه ­ترين زمان ممكن، با كمترين هزينه و بالاترين كيفيت مي­باشد. فرآيند هيدروفرمينگ به علت ويژگي­ هاي منحصر به فرد آن، به­ طور فزاينده­اي در صنايع نظامي، خودروسازي، هوا­فضا و دوچرخه سازي در حال استفاده مي ­باشد. اغلب لوله هاي هيدروفرم شده توسط چندين مرحله فرآيند بارگذاري توليد مي­شوند كه با انتخاب مناسب شرايط بارگذاري شامل فشار داخلي و پيشروي محوري مي­توان شكل پذيري ماده را بهبود داده و از بوجود آمدن عيوب مختلف در اين فرآيند و قطعه نهايي توليدي جلوگيري كرد. در اين مطالعه به يافتن روشي كارآمد جهت دستيابي به مسير بارگذاري مناسب فرآيند هيدروفرمينگ لوله پرداخته شده است، بطوري­كه مسير بارگذاري مناسب در اين فرايند با استفاده از الگوريتم كنترل فازي كه با كنترل مناسب بارگذاري مانع از كرنش بيش از اندازه لوله در حال تغييرشكل و يا شكست آن شود، تعيين ­مي گردد. براي اين منظور و با توجه به مزيت­هاي منطق و كنترل فازي از الگوريتم كنترل فازي ممداني و با استفاده از كد نرم افزار المان محدود Abaqus براي كنترل فرآيند هيدروفرمينگ لوله استفاده شد. اندازه­گيري­هاي چروكيدگي و تغيير ضخامت بدست آمده از شبيه سازي به­ عنوان ورودي در كنترل فازي استفاده شده و خروجي كنترل فازي جهت تنظيم مسير بارگذاري استفاده مي­شود. الگوريتم كنترل­ كننده طوري طراحي شده است كه انبساط قطعه را بيشينه كرده و به‌طور هم‌زمان تغييرات ضخامت ديواره و چروكيدگي را حداقل مي كند. مقايسه نتايج عددي با نتايج تجربي حاكي از دقت قابل قبول شبيه‌سازي‌ها و مدل ارائه شده جهت پيش بيني مسير بارگذاري و رفتار ماده مي­باشد.

Today, Production in the shortest possible time, with the lowest cost and highest quality is the one of the most important criterions in the industry. Tube hydroforming (THF), because of its unique feature, increasingly used in military, industries, automobile manufacturing, aerospace, and bicycle industries. Most tube hydroformed parts are produced by a multistage loading process which the suitable loading condition in THF with regard to internal pressure and axial feeding should be designed to improve formability and to avoid failure modes on the final hydroformed product. This study deals with the procedure for the determination of the proper loading path in THF using a fuzzy logic control algorithm, which avoids the failure of the tube due to excessive induced strain during the forming process. For this purpose, Mamdani fuzzy control algorithm was used in conjunction with Abaqus FEA code for simulation of the THF process. The wrinkling measurements and the thickness variation obtained from simulation are used as input in fuzzy control and fuzzy control outputs are used to set the loading path. A controlled algorithm is designed to maximize the expansion of the tube and minimize the thickness variation of the wall and wrinkling at the same time. The numerical results were verified and validated by conducting experiments where a good agreement was obtained between the experimental results and simulations.