تحليل عددي و تجربي شكل دهي الكترومغناطيس لوله به طرف داخل به روش كوپل

Numerical and Experimental Investigation of Electromagnetic Tube Compression Forming in Coupled method

چكيده يكي از مهم ترين بحث ها در شبيه سازي فرايند شكل دهي الكترومغناطيس لوله به طرف داخل، چگونگي كوپل كردن دو قسمت مغناطيسي و سازه مي باشد. در اين مقاله اين فرايند، به دو روش كوپل ضعيف و كوپل ترتيبي شبيه سازي شده است. در روش كوپل ضعيف، اين دو قسمت به صورت جدا از هم حل شده اما در حالت كوپل ترتيبي با استفاده از معادلات ماكسول و روش حل تفاضل محدود و استفاده از يك زير برنامه در محيط نرم افزار آباكوس، حل اين دو قسمت به صورت هم زمان انجام شده است؛ از اين رو تغيير شكل قطعه كار و تاثير آن بر اندوكتانس قطعه كار درطول فرايند در روش كوپل ترتيبي لحاظ مي شود. در روش كوپل ضعيف، ميزان عمق فروروي مركز قطعه كار در مقايسه با حالت تجربي 35 درصد اختلاف دارد اما اين اختلاف با استفاده از روش كوپل ترتيبي به حدود 5 درصد مي رسد. از مدل خسارت جانسون-كوك براي پيش بيني پارگي در اين فرايند استفاده شده است. افزايش ولتاژ تخليه موجب افزايش عمق فروروي و افزايش ميزان خسارت جانسون-كوك شده و همچنين افزايش ضخامت قطعه كار نيز به عنوان دومين متغير مهم، موجب كاهش ميزان خسارت و درنتيجه كاهش احتمال پارگي مي شود. به طور كلي ميزان خسارت كمتر از 8/0 را مي توان به عنوان يك منطقه ايمن بدون پارگي معرفي كرد.

ABSTRACT The coupling of the electromagnetic field and the mechanical structure field is one of the main problems in the theoretical study of Electromagnetic Forming (EMF). In this study, two possible approaches for the simulation of the electromagnetic tube compression forming process were implemented and compared: A loose-coupled and a sequential-coupled algorithm. In the loose-coupled the electromagnetic field and mechanical structure field were solved separately, but in the sequential-coupled algorithm, the electromagnetic simulation and the mechanical structure simulation were iteratively performed by using Maxwell equations and Finite Difference Method (FDM) as subroutine VDLOAD in ABAQUS software. A deformation of the tube and consequently a change in inductance of tube during the process in the sequential-coupled algorithm was considered. The depth of bead in loose-coupled algorithm compared to experimental result had a 35% error, but in a sequential-coupled algorithm this error has been reduced to 5%. To predict tearing in this process Johnson-Cook damage criterion used. Increasing of discharge voltage and tube thickness respectively, had maximum effect on Johnson-Cook damage. Amount of damage less than 0.8 is conservatively suitable for the safe area without fracture.