تأثير پارامترهاي كشش‌ عميق هيدروفرمينگ و مقايسه روشهاي متداول كشش ‌عميق به‌روش المان ‌محدود

Parameters Affecting Hydroforming Deep Drawing and Comparison of Common Deep Drawing Methods using FEM

در اين مقاله مقايسه‌اي بين نتايج حاصل از تحليل المان ‌محدود و نتايج آزمايشگاهي كشش‌ عميق هيدروفرمينگ در حالت جايگزيني ماتريس با فشار سيال، تأثير پارامترهاي هيدروفرمينگ و همچنين مقايسه‌اي بين روشهاي متداول كشش‌ عميق براي ورقهاي آلياژ آلومينيوم با قطرهاي گوناگون انجام شده است. وجود كرنشهاي بزرگ، ناهمسانگردي ويژگيهاي مكانيكي مواد و اصطكاك كولمبي در مناطق تماس اجزاي درگير، از جمله ويژگيهاي اين تحليل است. از نرم‌افزار ABAQUS براي اين شبيه‌سازي استفاده شده است. ابتدا براي بررسي صحت شبيه‌سازي، نتايج حاصل از المان ‌محدود با نتايج به‌دست آمده از كار آزمايشگاهي در اين زمينه، مقايسه شده است. نتايج نشان داده است كه پيش‌بيني‌هاي شبيه‌سازي فرايند كشش‌ عميق با نتايج تجربي سازگاري قابل‌قبولي دارند. نتايج براي نمودار نيرو - جابه‌جايي و كرنش ضخامت، ارزيابي شده است. سپس تأثير پارامترهاي فشار اوليه، اصطكاك و شعاع سنبه بر تغييرات چروكيدگي، گسيختگي، پديده گوشه‌اي و كرنش ضخامت بررسي شده است. نتايج به‌دست آمده نشانگر وجود گستره‌اي از فشار محفظه براي كشش‌ عميق هيدروفرمينگ است. همچنين با استفاده از دو معيار گسيختگي و معيار كرنش، ضخامت چند روش كشش‌ عميق مقايسه شده و در نهايت كشش‌ عميق هيدروفرمينگ در حالت جايگزيني ماتريس با فشار سيال به‌عنوان روش بهتر براي دستيابي به بيشترين نسبت كشش پيشنهاد شده است.

In this paper comparison of finite element results and experimental observations of the hydroforming deep drawing is considered in which fluid pressure is used instead of die. Effects of hydroforming parameters during the process are studied, and a comparison with conventional method in deep drawing of aluminum alloys sheets with different blank diameters is presented. Large strain effects, anisotropic material properties, and the Coulomb friction theory in contact surfaces have been considered. ABAQUS code was used for simulation of process. In the first step, the numerical results have been verified by available experimental results, which showed a good agreement. These results contain force-punch travel and thickness strain. In the next step, the effects of initial pressure, friction, and punch radius on wrinkling, tearing, earring, and thickness strain have been studied. The results showed the range of pressure container for the hydroforming deep drawing. A comparison between some of the common deep drawing methods has been presented based on two main failure criteria and thickness strain criteria. Finally it is concluded that the hydroforming process is a more efficient method for achieving the higher drawing rate with respect to the conventional methods.