توصيفگر ها :
آجر , اكستروژن , شبيه‌سازي فيزيكي , شبيه‌سازي المان محدود
چكيده فارسي :
اكستروژن يكي از فرآيندهاي توليد است كه در آن ماده به داخل يك محفظه فرستاده مي¬شود و تحت فشار قرار مي¬گيرد. در خروجي محفظه يك قالب با شكل مورد نظر قرار داده مي¬شود. ماده فشرده شده از قالب خارج مي¬شود و شكل مقطع قالب را به خود مي¬گيرد. بدين ترتيب، يك شمش ممتد، با مقطع يكسان به دست خواهد آمد. اين فرآيند براي بسياري از موارد از جمله فلزات، پليمرها، سراميك¬ها و آجر مورد استفاده قرار مي¬گيرد. از مزاياي اكستروژن مي¬توان به سرعت بسيار بالاي توليد، خواص مكانيكي مناسب محصول، هزينه پايين و توليد اشكال با مقاطع متنوع اشاره كرد. با اين حال، محدوديت مهم اين روش اين است كه سطح مقطع قطعه اكسترود شده بايد در تمام طول آن يكنواخت باشد. اگر فرآيند اكستروژن به درستي طراحي نشود، محصول اين فرآيند ممكن است شامل عيوبي از جمله ترك‌هاي سطحي، ترك‌هاي داخلي، خطوط سطحي و عدم مستقيم بودن باشد. از مهمترين عيوب اكستروژن آجر مي¬توان به پارگي لبه‌هاي سطحي، لايه لايه شدن، جهت‌يابي ترجيهي ذرات و جدايش دانه¬ها اشاره كرد. با اصلاح مواد اوليه از جمله اندازه ذرات و درصد رطوبت مي¬توان برخي از اين مشكلات را حل كرد. اما برخي عيوب به دليل طراحي نامناسب محفظه و قالب به وجود مي¬آيد. به طور كلي، يكي از مهمترين عواملي كه باعث ايجاد عيب در محصول اكستروژن مي¬شود، عدم يكنواختي سرعت در خروجي قالب است. از موارد مهم ديگر ايجاد فشار نامناسب داخل محفظه قالب مي‌باشد. فشار كم يا زياد نيز مي¬تواند باعث بروز عيب در محصول نهايي گردد. كنترل اصطكاك نيز از مسائل بسيار مهم در اكستروژن است. با توجه به تعدد پارامترهاي ذكر شده، كنترل اين فرآيند پيچيده است و طراحي آن اصولا كار ساده¬اي نيست. با بررسي‌هاي انجام شده در اين تحقيق سعي شده است كه مدل هرشل-بالكلي به عنوان مدل ماده براي شبيه‌سازي اين فرآيند انتخاب شود و سپس با استفاده از الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي(الگوريتم ژنتيك) و پارامترهاي موثر بر روي خروجي محصول، بهترين زاويه قالب براي يكسان سازي سرعت خروجي ذرات گل بدست مي‌آيد. مشاهده شده است كه با بهينه‌سازي زاويه قالب يكسان‌سازي سرعت خروجي ذرات گل تا 60 درصد نسبت به قالب‌هاي غير بهينه بهبود يافته است. در نهايت براي اطمينان از نتايج شبيه‌سازي عددي، شبيه‌سازي فيزيكي انجام شده است. نتايج حاصل شده در شبيه سازي فيزيكي با شبيه‌سازي و بهينه‌سازي انجام شده مطابقت دارد.
چكيده انگليسي :
Extrusion is one of the production processes in which the material is sent into a container and is subjected to pressure. A mold with the desired shape is placed at the exit of the chamber. The compressed material comes out of the mold and takes the cross-sectional shape of the mold. In this way, a continuous ingot with the same cross-section will be obtained. This process is used for many things including metals, polymers, ceramics and bricks. The advantages of extrusion include very high production speed, suitable mechanical properties of the product, low cost and production of shapes with various sections. However, an important limitation of this method is that the cross-section of the extruded part must be uniform along its entire length. If the extrusion process is not properly designed, the product of this process may contain defects such as surface cracks, internal cracks, surface lines, and lack of straightness. Among the most important defects of brick extrusion, we can mention tearing of surface edges, delamination, preferential orientation of particles and separation of grains. Some of these problems can be solved by modifying raw materials such as particle size and moisture content. But some defects occur due to improper design of the container and mold. In general, one of the most important factors that cause defects in the extrusion product is the non-uniformity of the speed at the output of the mold. Another important thing is to create improper pressure inside the mold chamber. Low or high pressure can also cause defects in the final product. Friction control is also a very important issue in extrusion. Considering the number of mentioned parameters, the control of this process is complex and its design is not an easy task. With the investigations carried out in this research, it has been tried to choose the Herschel-Bulkley model as a material model for simulating this process, and then using optimization algorithms (genetic algorithm) and parameters affecting the output of the product, the best mold angle for equalization The output speed of mud particles is obtained. It has been observed that by optimizing the angle of the homogenization mold, the output speed of mud particles has been improved by 60% compared to non-optimal molds. Finally, to ensure the numerical simulation results, physical simulation has been performed. The results obtained in the physical simulation are consistent with the simulation and optimization performed.
