آناليز تحليلي و عددي پارامترهاي هندسي و فيزيكي موثر بر روي استحكام اتصالات الكترومغناطيسي

Analytical and Numerical Analysis of Geometrical and Physical Significant Parameters on the Strength of Electromagnetically Joints

اتصال قطعات با استفاده از فرايند شكل دهي الكترومغناطيس يك روش نوين براي مونتاژ قطعات با هدايت الكتريكي بالا مي باشد. در اين تحقيق، اثر پارامتر هاي هندسي و فيزيكي مهم، از قبيل ولتاژ تخليه، شعاع و عرض شيارهاي مستطيلي در اتصالات اجسام تغيير شكل يافته توسط روش اجزا محدود و طراحي آزمايش، بررسي شده است. پس از معرفي معادلات حاكم بر الكترومغناطيسي، خروجي اين معادلات به شكل فشار توسط نرم افزار المان محدود بر روي قطعه كار اعمال شده است. در اين تحليل، قطعه كار به صورت تقارن محوري مدل شده و به دليل نرخ كرنش بالا از مدل كرنش سختي جانسون- كوك براي توصيف رفتار پلاستيك ماده استفاده شده است. سرانجام، نتايج به دست آمده با نتايج موجود در مراجع معتبر ديگر مقايسه گرديد. اين نتايج، نشان مي دهند كه با افزايش ولتاژ تخليه، پرشدگي شيار و سطح تماس بين لوله و ماندرل افزايش يافته و همچنين ايجاد برش جزيي لوله در لبه شيار موجب ايجاد مكانيزم قفلي و افزايش استحكام مي گردد.

Electromagnetic forming is a high energy rate forming process which is applied for manufacturing and assembly of many parts that are used in automobile and aerospace industries. In this process, the electromagnetic body forces (Lorentz forces) are used to produce metallic parts. Joining high electrical conductivity parts by using electromagnetic forming process is as an innovative method. In this research work, the effect of important parameters of process such as discharge voltage, radius and width of rectangular groove on the strength of assembled products were studied by using finite element method and design of experiment. After introducing the governing equations, the output of these equations were applied in simulation as a pressure on work-piece. In this simulation, an axisymmetric model was used in analysis and Johnson-Cook theory was applied due to high strain rate to show the plastic behavior of materials. Finally, the numerical results were compared with the results reported by other researchers. As a result, the contact surface at bottom of the groove increases with the increase of the voltage energy and more filling groove, increasing strength of joint. Also Strength of joint increases, due to create partial shearing of the tube at the groove edge and interference stresses at the tube and mandrel interface.