طراحي بهينه پروفيل قالب اكستروژن متقارن

Optimization of Axisymmetric Extrusion Die Profiles

در اين مقاله طراحي بهينه شكل قالب اكستروژن به‌منظور كنترل نرخ كرنش و نرخ مصرف انرژي مورد مطالعه قرارگرفته? است. ناحيه پلاستيك به روش اجزا محدود و در دستگاه اويلري و با فرمول بندي شارش تحليل شده است و شكل منحني قالب با استفاده از منحني‏هاي بزيير با 6 نقطه كنترل توليد شده است. به‌منظور به‌دست آوردن شكل بهينه قالب از روش بهينه‏سازي غير گرادياني نلدر-? مد استفاده شده و براي به دست آوردن نرخ كرنش همگن، انحراف معيار نرخ كرنش كمينه شده است. از تركيب روش عددي اجزا محدود و روش بهينه‌سازي نلدر- مد شكل بهينه قالب به‌دست آمده و كانتور‌هاي كرنش موثر در قالب بهينه با كانتور‌هاي مربوط به قالب غير بهينه مخروطي مقايسه شده است. پروفيل‌هاي به‌دست آمده از حل با نرخ كرنش ثابت با نتايج حل تحليلي مقايسه شده‌اند كه هم خواني خوبي مشاهده شده است. نتايج نشان‌دهنده همگن‌تر بودن نرخ كرنش و كاهش مقدار آن در قالب بهينه است. همچنين، تاثير فاكتور اصطكاك بر نرخ مصرف انرژي بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد شكل قالب حساسيت زيادي به فاكتور اصطكاك دارد.

In this research, optimization process of axisymmetric extrusion dies is proposed. Plastic zone is analyzed using finite element method in the Eulerian system with flow formulation. The die profiles are defined by Bezier curves with six control points. Two effective functions are considered in this research; standard deviation of the strain rate and the rate of energy consumption during extrusion process. A coupled numerical approach of finite element analysis in Eulerian system and the non-gradient Nelder-Mead method is utilized to determine optimum die profiles. Results show that optimized die has higher uniformity in strain rate distribution and less strain values with respect to the non-optimum conical die. In the case of minimizing energy consumption rate, results show that for the die with constant and variable lengths and low friction, the die profile tends to the stream line. In die with variable length and high friction, friction has more effective role in optimization and the die length tends towards lower lengths during optimization