توصيفگر ها :
خمش لوله , چروكيدگي , حد شكلدهي , تحليل انرژي , تابع موج , مدل تحليلي , ماندرل
چكيده فارسي :
فرآيند خمش لوله يكي از مهمترين روشهاي شكلدهي فلزات در صنايع متنوعي همچون خودروسازي، نفت و گاز، انتقال سيالات و سامانههاي حرارتي است. در اين فرآيند، يكي از چالشهاي عمده، بروز چروكيدگي در ناحيه داخلي شعاع خم است كه ميتواند منجر به افت كيفيت، كاهش استحكام مكانيكي و شكست موضعي لوله شود. به همين دليل، شناسايي دقيق شرايط ايجاد چروكيدگي و پيشبيني حد شكلدهي در اين فرآيند، از اهميت بالايي برخوردار است. در اين پژوهش، مدلي تحليلي بر پايه تئوري انرژي براي پيشبيني چروكيدگي در خمش لولههاي جدار نازك توسعه يافته است. با استفاده از اصل توازن انرژي بين انرژي داخلي و كار نيروهاي خارجي، معياري براي آستانه آغاز چروكيدگي استخراج شده است. براي مدلسازي پديده چروكيدگي، توابع موج متنوعي با رفتار نوساني تعريف و مورد ارزيابي قرار گرفتهاند. بهمنظور افزايش دقت، شرايط مرزي مختلف و اثر پارامترهايي همچون شعاع خم، ضخامت لوله، وجود ماندرل و خواص مكانيكي در مدل لحاظ شده است. فرآيند تحليل شامل چهار مسير مجزا شامل تحليل اوليه، تحليل مستقيم خمش، تحليل تركيبي و تحليل روابط چندجملهاي است. در هر مسير، از نرمافزار Mathcad Prime 10و Excel براي حل روابط استفاده شده و با مقايسه نتايج با دادههاي تجربي و نتايج پژوهشهاي پيشين، دقت مدل پيشنهادي بررسي شده است. نتايج حاصل نشان ميدهد كه رابطه جديد موج با ضرايب اصلاحشده و شيب كم، تطابق مناسبي با رفتار واقعي لولههاي خمكاريشده دارد. همچنين اضافهكردن پارامترهاي هندسي مانند انحراف سطح مقطع، باعث بهبود نتايج پيشبيني در مدلهاي تركيبي شده است. اين تحقيق با ارائه مدل ساده، دقيق و قابل توسعه براي پيشبيني چروكيدگي، ميتواند در طراحي صنعتي فرآيندهاي خمكاري و بهينهسازي پارامترهاي آن نقش مؤثري ايفا كند.
چكيده انگليسي :
The tube bending process is one of the most important metal forming methods used in various industries such as automotive, oil and gas, fluid transport, and thermal systems. One of the major challenges in this process is the occurrence of wrinkling on the inner radius of the bend, which can lead to quality degradation, reduced mechanical strength, and localized failure of the tube. Therefore, accurately identifying the conditions that cause wrinkling and predicting the forming limit in this process is of great importance. In this study, an analytical model based on energy theory has been developed to predict wrinkling in thin-walled tube bending. By applying the principle of energy balance between internal energy and the work of external forces, a criterion for the onset of wrinkling has been derived. To model the wrinkling phenomenon, various wave functions with oscillatory behavior have been defined and evaluated. To enhance accuracy, different boundary conditions and the effects of parameters such as bend radius, tube thickness, presence of a mandrel, and mechanical properties have been incorporated into the model. The analysis process includes four distinct approaches: initial analysis, direct bending analysis, combined analysis, and polynomial relation analysis. In each approach, Mathcad Prime 10 and Excel software were used to solve the equations, and the model’s accuracy was assessed by comparing the results with experimental data and findings from previous studies. The results show that the new wave function with modified coefficients and a gentle slope aligns well with the actual behavior of bent tubes. Additionally, incorporating geometric parameters such as cross-sectional distortion improved prediction accuracy in the combined models. This research offers a simple, accurate, and adaptable model for predicting wrinkling, which can play an effective role in the industrial design of bending processes and the optimization of their parameters.