بررسي تحليلي و عددي طول تغيير شكل در شكل‌دهي غلتكي لوله‌ي گرد

Analytical and Numerical Investigation of the Deformation Length in Roll Forming Process of Circular Tubes

طول تغيير شكل يكي از پارامترهاي مهم فرايند شكل‌دهي غلتكي سرد است كه در تعيين فاصله‌ي بين ايستگاه‌ها و نيز آهنگ تغيير شكل، نقش اساسي دارد. باتاچاريا براي نخستين بار ضمن معرفي طول تغيير شكل،‌ رابطه‌ي بسته‌اي براي اين طول، در شكل‌دهي كانال متقارن به‌دست آورد. اين مقاله به بررسي و تعيين طول تغيير شكل در شكل‌دهي غلتكي مقطع لوله‌ي گرد مي‌پردازد. براي اين كار از دو روش تحليلي و شبيه‌سازي عددي اجزاي محدود استفاده شده است. روش تحليلي ارايه شده در اين مقاله، بر اساس الگوي پيشنهادي در روش باتاچاريا استوار است. البته به‌دليل پيچيده‌تر شدن هندسه‌ي تغييرشكل‌يافته‌ي نوار ورق، روابط مربوط به كرنش و انرژي تغيير شكل پيچيده‌تر و حل تحليلي مساله دشوارتر مي‌شود. همچنين با استفاده از روش تحليلي ارايه شده، طول تغيير شكل براي يك مثال عددي خاص محاسبه و با نتايج شبيه‌سازي اجزاي محدود نرم‌افزار ABAQUS مقايسه مي‌شود. سازگاري بين نتايج روش تحليلي و شبيه‌سازي اجزاي محدود، اعتبار روش ارايه شده را نشان مي‌دهد. در پايان نيز اثر پارامترهاي شكل‌دهي بر طول تغيير شكل، بررسي شده است.

Deformation Length is one of the most important parameters in cold roll-forming process, which plays a fundamental role in determining the inter-distance between the stations and rate of deformation. Deformation length was first introduced by Bhattacharyya. He also obtained a closed-form relation for this length in roll- forming of symmetric channel section. In this paper, deformation length in the roll forming of the circular cross section is examined and determined. To do this, analytical method and finite element simulation are used. The analytical method presented in this paper is based on the approach of Bhattacharyaʹs suggestion. Due to the fact that the deformed sheet geometry is more complex, hence the related equations of strain and deformation energy would become more complex too, and therefore analytical solution is going to be more difficult compared to symmetric channel section. Using the present analytical method, deformation length is computed for a specific numerical case study and the analytical results are compared with the results of finite element simulation of the ABAQUS commercial software. Correlation between the analytical and finite element simulation results demonstrates the validity of the presented analytical method. In the end, the effects of forming parameters on the deformation length are studied.