بررسي تغيير شكل ورق فلزي تحت شكل دهي الكتروهيدروليكي با استفاده از مشاهدات تجربي و شبيه سازي عددي به روش هيدروديناميك ذرات هموار

Investigation of Sheet metal Deformation Subjected to Electrohydraulic forming using Experimental Observations and Numerical Simulation with SPH Method

شكل ­دهي الكتروهيدروليكي يك فرايند شكل ­دهي ورق فلزي با سرعت‌بالا است كه در آن دو الكترود در محفظه ­اي پر از آب قرار دارند و تخليه الكتريكي با ولتاژ بالا بين آن‌ها، فشار بالائي جهت شكل دادن ورق ايجاد مي­ كند. در اين تحقيق جهت بررسي رفتار تغيير شكل ورق برنجي در طي شكل ­دهي الكتروهيدروليكي، آزمايش­هاي تجربي گسترده ­اي (تا 3/2 كيلوژول) انجام مي ­شود. براي توضيح جنبه­ هاي مختلف تغيير شكل ورق، فرمولاسيون هيدروديناميك ذرات هموار با روش اجزاء محدود در نرم ­افزار الاس­داينا كوپل و براي شبيه سازي مورد استفاده قرار مي ­گيرد. در اين پژوهش جهت مدل كردن فرايند تخليه الكتريكي دو رويكرد متفاوت استفاده مي ­گردد. در رويكرد نخست، انرژي تخليه الكتريكي به جرم معادل از ماده منفجره تي­ان­تي تبديل مي­ شود. در رويكرد دوم، فاصله بين الكترودها با يك كانال پلاسما جايگزين و انرژي تخليه الكتريكي درون آن تزريق مي ­گردد. در انتها، تاريخچه تغييرشكل (تغيير مكان، سرعت، كرنش و نرخ كرنش) در نقاط مختلف ورق ­ها ارائه مي­ شود. نتايج نشان مي ­دهد (در شرايط مورد استفاده در اين پژوهش)، مقدار بيشينه سرعت و نرخ كرنش به ترتيب به 250 متر بر ثانيه و 3800 بر ثانيه مي ­رسد.

Electrohydraulic forming (EHF) is a high velocity sheet metal forming process in which two electrodes are positioned in a water filled chamber and a high-voltage discharge between the electrodes generates a high-pressure to form the sheet metal. In this work, extensive experimental tests are carried out (up to 3.2 kJ) to investigate the deformation behavior of brass sheet by using EHF. To explain different aspects of sheet deformation, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) formulation is coupled with Finite Element Method (FEM) in LS-DYNA and applied for simulation. In order to model the electrical discharge process, two different approaches are implemented. In the first approach, electrical discharge energy is converted to equivalent TNT mass. In the second approach electrodes gap is replaced by a plasma channel and electrical discharge energy is leaked to it. Finally, deformation history (displacement, velocity, strain and strain-rate) at different locations of sheets are presented. The results indicate that (under the conditions used in this study) the maximum of velocity and strain-rate are reached to 250 m/s and 3800/s respectively.