تحليل تغييرشكل ترموالاستيك پلاستيك ورق در فرايند شكل‌دهي خمكاري شعله‌اي

Thermo-Elastic-Plastic Analysis of Plate Forming Process by Flame Bending Method

فرايند خمكاري شعله اي يكي از روشهاي شكل‌دهي ورقهاي فولادي است. در اين فرايند با اعمال گرماي ناشي از شعله مشعل گازي و سپس خنك كاري كنترل شده در راستاي مسيرهاي معين روي ورق، به آن شكل مي‌دهند. با توجه به ابزار ساده به كار رفته در فرايند، روش اقتصادي و جذابي است. در حال حاضر اين فرايند به صورت دستي و براساس تجارب تكنسينهاي ماهر انجام مي‌شود. رويه تجربي و عدم اتوماسيون فرايند، بهره‌وري آن را پايين آورده است. در اين مقاله روشي براي شبيه سازي تغيير شكل ماده در حين فرايند ارائه مي‌شود. با توجه به ماهيت فيزيكي فرايند از تحليل تغيير شكل بزرگ ترموالاستيك پلاستيك استفاده شده است. در اين روش راه حل تحليلي جديدي براي تحليل انتقال گرما در ورق اعمال شده است. حل تحليلي انتقال گرما به همراه حل عددي اجزاي محدود تغيير شكل ورق در محيط نرم افزارANSYS، قادر به توضيح و تفسير مشاهدات تجربي‌اند. در مقايسه با نتايج ساير محققان و اندازه‌گيريهاي تجربي، شبيه سازيهاي به عمل آمده نتايج معقولي نشان مي‌دهند. از روش و نتايج اين شبيه‌سازيها مي‌توان براي مطالعات اتوماسيون فرايند استفاده كرد.

Flame bending process is one of the forming processes of steel plates. During this process, plate is formed with heating by gas torch flame followed by controlled cooling along specified paths. Considering simple tools used in the process, it is a popular and economical forming method. At present, this process is manually done on the basis of skilled technician’s experience. Experimental and non-automated procedures decrease productivity of the process. In this paper, a method is proposed for simulation of material deformation. Regarding the physics of the process, large deformation thermoelastic-plastic analysis has been applied. In the simulations, a new analytical solution is used for thermal analysis of plate. The analytical solution along with finite element analysis of the deformation in ANSYS program is able to interpret experimental observations. The simulations show reasonable results, compared with the analytical results by other researchers and with experimental data. The method and simulation results can be used to study the process automation