ການສ້າງແບບຈໍາລອງແລະການຄິດໄລ່ຂະບວນການໂຄ້ງສາມລີນຂອງແຜ່ນເຫຼັກ

Abstract

  ຂະບວນການໂອນໂລຫະແຜ່ນແມ່ນບາງສ່ວນຂອງການຜະລິດອຸດສາຫະກໍາທີ່ໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດ. ການພັດທະນາແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຂະບວນການເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນໃຊ້ເວລາແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ການຈໍາລອງອົງປະກອບຈໍາກັດອາດຊ່ວຍໄດ້ການອອກແບບແລະການຮັບປະກັນຄຸນະພາບຂອງຜະລິດຕະພັນໂລຫະແຜ່ນ. ໃນການສຶກສາໃນປະຈຸບັນ, ການປະກອບສ່ວນຂອງອົງປະກອບຈໍາກັດທາງການຄ້າໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອວິເຄາະການມ້ວນສາມມ້ວນຂອງແຜ່ນເຫຼັກ. ຮູບແບບອົງປະກອບທີ່ຈໍາກັດສອງມິຕິຂອງຂະບວນການນີ້ແມ່ນສ້າງຂຶ້ນພາຍໃຕ້ ABAQUS / ສະພາບແວດລ້ອມໂດຍອີງໃສ່ການແກ້ໄຂຂອງເຕັກນິກທີ່ສໍາຄັນຈໍານວນຫນຶ່ງ, ເຊັ່ນ: ການປິ່ນປົວເງື່ອນໄຂເຂດແດນ, ການກໍານົດຄຸນສົມບັດວັດສະດຸ, ເຕັກນິກການຜູກມັດ, ແລະອື່ນໆ. ແຜນທີ່ທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການ radius ທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນສ້າງໂດຍການປ່ຽນແປງໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງມ້ວນສອງລຸ່ມແລະຕໍາແຫນ່ງຂອງຊັ້ນເທິງ. ແຜນທີ່ທີ່ພັດທະນາໄດ້ເຮັດໃຫ້ການເຄື່ອນທີ່ລຽບງ່າຍແລະໃຊ້ເວລານ້ອຍລົງ. ການທົດລອງທາງອຸດສາຫະກໍາທີ່ນໍາໃຊ້ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ດີທີ່ສຸດໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອຮັບປະກັນຕົວແບບຈໍານວນຫລາຍ. ຄວາມກົດດັນທີ່ເຫລືອຢູ່ແລະການກະຈາຍຂອງເຊື້ອສຕິກທີ່ທຽບໃສ່ກັນກໍ່ໄດ້ຮັບການສຶກສາ. ປະກົດການຈໍານວນຫລາຍໃນພາກຮຽນ spring ໄດ້ຖືກປຽບທຽບກັບຜົນການວິເຄາະ.

  1 Introduction

  ສ່ວນປະເພດແກນຫຼື ferrules ຖືກນໍາໃຊ້ໃນການນໍາໃຊ້ວິສະວະກໍາຈໍານວນຫຼາຍເຊັ່ນ: ເຮືອຄວາມດັນ, ເຕົ້າໂຮມຄວາມຮ້ອນແລະຫ້ອງຫມໍ້ນ້ໍາ. ພວກເຂົາກໍ່ສ້າງໂຄງກະດູກທີ່ສໍາຄັນຂອງຂີ້ຝຸ່ນນ້ໍາມັນແລະກ໊າຊ. ເຄື່ອງມ້ວນທີ່ມີທັງສາມແລະສີ່ມ້ວນແມ່ນບໍ່ຈໍາເປັນຕໍ່ການຜະລິດເຫີຍືອກທີ່ມີ curvatures ຕ່າງໆ [1-3]. ມາຮອດປັດຈຸບັນ, ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບຂະບວນການໂຄ້ງທຽນເຢັນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍໃຊ້ຕົວແບບວິເຄາະແລະຕົວຈິງເທົ່ານັ້ນ. Yang ແລະ Shima [4] ມີການປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບການກະຈາຍຂອງ curvature ແລະປັດໄຈໂຄ້ງປະມານທີ່ສອດຄ່ອງກັບການເຄື່ອນຍ້າຍແລະການຫມູນວຽນຂອງມ້ວນໂດຍ simulating ການປ່ຽນແປງຂອງສິ້ນການເຮັດວຽກທີ່ມີສ່ວນຕັດຮູບ U ໃນ bending ສາມ rollerຂະບວນການ. Huaetal [3] ໄດ້ສະເຫນີຄໍາສ້າງເພື່ອກໍານົດຜົນບັງຄັບໃຊ້ຂອງແຜ່ນມ້ວນໃນມ້ວນ, ແຮງບິດຂັບລົດແລະພະລັງງານໃນໂຄ້ງສີ່ຫລ່ຽມຜ່ານແຜ່ນດຽວຂອງແຜ່ນບາງໆ. Gandhi ແລະ Raval [5] ໄດ້ພັດທະນາການວິເຄາະແລະແບບຕົວຈິງເພື່ອປະເມີນຢ່າງຊັດເຈນຕໍາແຫນ່ງ roller ເທິງເປັນຫນ້າທີ່ຂອງຂອບສຸດທ້າຍຂອງ curvature ສໍາລັບການມ້ວນ cylindrical ສາມ roller ຂອງແຜ່ນ.

ໃນກະດາດປະຈຸບັນ, ຕົວກໍານົດການຂະບວນການມ້ວນສາມມ້ວນແມ່ນໄດ້ຮັບການສຶກສາໂດຍການນໍາໃຊ້ການວິເຄາະອົງປະກອບທີ່ມີຂອບເຂດຈໍາກັດ (FE) ສອງມິຕິ. ໃນຖານະເປັນຮູບແບບສະແດງໃຫ້ເຫັນໃນຮູບທີ 1,

ຮູບ 1 ການຕັ້ງຄ່າຂອງເຄື່ອງມ້ວນສາມລ່ຽມທີ່ມີຮູບສາມລ່ຽມ.

ຮູບ 2 ຂະຫນາດເລີ່ມຕົ້ນຂອງຊິ້ນວຽກສໍາຫລັບການສ້າງແບບຈໍາລອງ (ມົມ).

ແຜ່ນໂລຫະໄດ້ຖືກປ້ອນໂດຍລໍ້ລ້ຽວຂ້າງສອງຈາກຈຸດ A, ຂື້ນກັບຄວາມກວ້າງໂດຍການດັດປັບຕໍາແຫນ່ງຂອງມ້ວນເທິງ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນອອກຈາກຈຸດ B. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຊິ້ນວຽກໄດ້ຖືກເຊື່ອມໂລຫະກັນເພື່ອຜະລິດເຫີຍື່ອ. Theຂະບວນການຂັດຂວາງໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການດໍາເນີນງານທີ່ມີຄວາມສໍາຄັນຂອງການກໍາຈັດຂີ້ເຫຍື້ອທັງສອງຊິ້ນວຽກ (ຮູບ 2). ການປະຕິບັດງານດັ່ງກ່າວໄດ້ລົບລ້າງຄວາມເປັນດ່າງໃນເວລາທີ່ rolling ເປັນຮູບແບບ cylindrical ຢ່າງເຕັມທີ່ແລະຮັບປະກັນການປິດທີ່ດີກວ່າຂອງ seam ໄດ້.

  ຄວາມສໍາເລັດຂອງຂະບວນການງໍສາມມ້ວນແມ່ນຂຶ້ນກັບປະສົບການແລະທັກສະຂອງຜູ້ປະຕິບັດງານ. ວຽກ​ງານຊໍ່ດອກແມ່ນຜະລິດໂດຍທົ່ວໄປໂດຍຜ່ານວິທີການທີ່ມີຫຼາຍສະຕິ, ເຊິ່ງກໍ່ມີຊື່ວ່າ "ການທົດລອງແລະຄວາມຜິດພາດ" ເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຄວາມສະອາດຂອງມ້ວນມ້ວນ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ວິທີການຜ່ານຫຼາຍໆຄັ້ງຊີ້ໃຫ້ເຫັນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ສູງເນື່ອງຈາກການສູນເສຍວັດສະດຸແລະຄວາມເສຍຫາຍຂອງເວລາການຜະລິດ. ຄວາມຢືດຢຸ່ນ, ຄວາມຖືກຕ້ອງແລະຜະລິດຕະພັນຂອງຂະບວນການຕ້ອງການໃຊ້ວິທີການຜະລິດແບບດຽວ [5].

  ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ວິທີການທີສອງແມ່ນສິ່ງທ້າທາຍສະເຫມີເນື່ອງຈາກຜູ້ປະຕິບັດງານຕ້ອງມີຄວາມຮູ້ກ່ຽວກັບພາລາມິເຕີເຄື່ອງຕ່າງໆເພື່ອໃຫ້ມີເສັ້ນລວດມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງທີ່ຕ້ອງການ. ຕົວກໍານົດການປະກອບມີຕໍາແຫນ່ງຂອງ roller ເທິງ (U),ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງມ້ວນລຸ່ມ (ກ) ແລະຄວາມຫນາຂອງແຜ່ນໂລຫະ (e).

  2 FE modeling

  ຂະບວນການຂັດຂວາງແມ່ນມີຄວາມສັບສົນຈາກທັດສະນະແບບຈໍາລອງ FE. ລັກສະນະທົ່ວໄປຂອງມັນມີຂະບວນການປະກອບຮູບແບບອື່ນໆເຊັ່ນ: plasticity, ການເຄື່ອນຍ້າຍຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະປະກົດການຕິດຕໍ່. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຂະບວນການນີ້ເບິ່ງຄືວ່າຈະມີຫຼາຍຂຶ້ນມີຄວາມຊັບຊ້ອນກວ່າຂະບວນການສ້າງຮູບແບບອື່ນໆ. ຕົວຢ່າງ, ວຽກງານສິ້ນແມ່ນຖືກດຶງເຂົ້າໄປໃນຊ່ອງຫວ່າງຂອງມ້ວນໂດຍການຂັດເນື່ອງຈາກການເຄື່ອນໄຫວຂອງມ້ວນເທິງແລະຕ່ໍາ.

  ເພື່ອສ້າງແບບຟອມການລີດດ້ວຍລະຫັດ Abaqus FEs ແລະເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມຖືກຕ້ອງແລະປະສິດທິພາບຂອງການຄໍານວນ, ເຕັກນິກທີ່ສໍາຄັນຈໍານວນຫນຶ່ງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາ, ເຊັ່ນຮູບແບບເລຂາຄະນິດ, ການປະກອບ, ການຮັກສາເງື່ອນໄຂຂອງເຂດແດນ,ຄວາມຫມາຍຂອງຄຸນສົມບັດວັດຖຸ, ຕາຫນ່າງ, ແລະອື່ນໆ [6]. ເຕັກນິກເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນລາຍລະອຽດໃນພາກຕໍ່ໄປ.

  21 ການສ້າງແບບຈໍາລອງ

  ທັງສອງວິທີການແກ້ໄຂຢ່າງຊັດເຈນແລະ explicit ໄດ້ຖືກພະຍາຍາມທີ່ຈະດໍາເນີນການ simulations ສົບຜົນສໍາເລັດ. ວິທີ implicit ແມ່ນເຫມາະສົມໃນແບບຈໍາລອງທີ່ມີຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ໃຊ້ເວລາສາມາດໃຊ້ໄດ້. ການພະຍາຍາມຫຼາຍຢ່າງໂດຍໃຊ້ວິທີການທີ່ຖືກຕ້ອງກໍ່ໄດ້, ແຕ່ວ່າsimulations ໄດ້ຖືກລົບກວນພາຍຫຼັງທີ່ມີລະດັບການເຄື່ອນໄຫວບໍ່ຫຼາຍປານໃດ. ເນື່ອງຈາກບໍ່ແມ່ນເສັ້ນສາຍຂອງບັນຫາແລະເງື່ອນໄຂການຕິດຕໍ່ທີ່ຮຸນແຮງ, ການໃຊ້ເວລາໃຫຍ່ໆບໍ່ສາມາດເຮັດໄດ້. ດັ່ງນັ້ນ, ວິທີການແກ້ໄຂຢ່າງຊັດເຈນເບິ່ງຄືວ່າຫຼາຍເຫມາະສົມເພາະວ່າການເພີ່ມຂື້ນເວລາຫນ້ອຍໆແມ່ນຈໍາເປັນໃນບັນຫາ. ຕົວເລືອກນີ້ຂອງຂະບວນການທີ່ຊັດເຈນແບບເຄື່ອນໄຫວໄດ້ຮັບການຍືນຍັນໂດຍ Han ແລະ Hua [7] ໂດຍນໍາໃຊ້ຮູບແບບຂອງການເຮັດແບບລວດໄວຂອງການຜ່າຕັດເຢັນຂອງເຄື່ອງປະດັບແຫວນ. Theຂັ້ນຕອນການວິເຄາະແບບເຄື່ອນໄຫວຢ່າງຊັດເຈນແມ່ນອີງໃສ່ການປະຕິບັດກົດລະບຽບການເຊື່ອມໂຍງຢ່າງຊັດເຈນໂດຍນໍາໃຊ້ວັດຖຸຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງຂວານ. ສົມຜົນຂອງການເຄື່ອນໄຫວສໍາລັບຮ່າງກາຍໄດ້ຖືກປະສົມປະສານໂດຍນໍາໃຊ້ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງກາງຢ່າງຊັດເຈນກົດລະບຽບ ntegration [8], ສະແດງໃຫ້ເຫັນດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ຮູບທີ່ 3 ການທົດສອບຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ Uniaxial ຂອງ S275JR.

ບ່ອນທີ່ uN ແມ່ນລະດັບຂອງສິດເສລີພາບແລະ subscript i ຫມາຍເຖິງຈໍານວນ increment ໃນຂັ້ນຕອນແບບເຄື່ອນໄຫວ explicit.

  ຂັ້ນຕອນຕ່າງໆແມ່ນລາຍລະອຽດໃນພາກສ່ວນຕໍ່ໄປນີ້.

22 Modelling problem

  ຮູບແບບຂະບວນການມ້ວນສາມມ້ວນທັງຫມົດແມ່ນເຮັດດ້ວຍມືແລະລໍ້. ແຜ່ນເຫລໍກແຜ່ນໄດ້ຖືກກໍານົດວ່າເປັນຮ່າງກາຍທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້, ແລະມ້ວນ, ທີ່ບໍ່ປ່ຽນແປງ, ຖືກກໍານົດວ່າເປັນອົງປະກອບທີ່ແຂງແຮງທີ່ແຕກແຍກ. ແຕ່ລະຂອງເຫຼົ່ານີ້ອົງການຈັດຕັ້ງທີ່ຮຸນແຮງໄດ້ຖືກມອບຫມາຍໃຫ້ເປັນຈຸດອ້າງອີງ (RP) ເພື່ອສະແດງເຖິງການເຄື່ອນໄຫວທີ່ເຂັ້ມແຂງຂອງຕົນໃນທຸກລະດັບຂອງການເສລີພາບ.

  23 ຄຸນສົມບັດວັດສະດຸ

  ມ້ວນແມ່ນອອກມາຈາກເຫລໍກຄາບອນ C46 ແລະຖືກຖືວ່າເປັນອົງການທີ່ແຂງແຮງ. ແຜ່ນເຫຼັກໄດ້ຖືກມອບຫມາຍເປັນຮ່າງກາຍທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້. ຄຸນລັກສະນະຂອງວັດສະດຸຂອງເຫຼັກກ້າ S275JR ຖືກກໍານົດໂດຍໂມດູນ E ຂອງ E, ຄວາມຫນາແຫນ້ນρ, ແລະອັດຕາສ່ວນຂອງ Poisson ν. ໃນການກໍານົດພຶດຕິກໍາພາດສະຕິກຂອງເຫຼັກ, ເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມກົດດັນແບບປົກກະຕິແມ່ນໄດ້ຮັບຈາກການທົດສອບແຮງດຶງທີ່ບໍ່ມີຄວາມຍາວ (NF A 03-151), ຕາມທີ່ໄດ້ສະແດງໃນຮູບທີ 3. ການປະພຶດຂອງການຍືດຫຍຸ່ນຂອງ Isotropic ໄດ້ຖືກຄາດໄວ້,Module ຫນຸ່ມຂອງ 210 GPa ແລະ Poisson ຂອງອັດຕາສ່ວນ 0.3. ຄວາມຫນາແຫນ້ນໄດ້ຖືກອະທິບາຍໂດຍໃຊ້ຈຸດຕ່າງໆຂອງຄວາມກົດດັນຕໍ່ຄວາມກົດດັນຕໍ່ກັບຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງແຜ່ນແພໃນລະດັບຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງຜົນຜະລິດ (290 MPa) ແລະພາຍໃຕ້ຄວາມແຮງດຶງ (489 MPa). ການເຄື່ອນໄຫວວິທີການທີ່ຊັດເຈນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນການຄິດໄລ່, ແລະນ້ໍາຫນັກຂອງເອກະສານຖືກນໍາມາພິຈາລະນາ. ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງເຫຼັກທີ່ນໍາໃຊ້ແມ່ນ 7800 ກິໂລແມັດ -3. ການຂະຫຍາຍໃຫຍ່ຂື້ນມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ຜົນໄດ້ຮັບດ້ານຄອມພິວເຕີ້; ຫຼາຍກວ່າແມ່ນການຂະຫຍາຍຕົວມະຫາຊົນໃນໄລຍະສັ້ນເວລາການຄໍານວນ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການຂະຫຍາຍຕົວມະຫາຊົນສູງຫຼາຍສາມາດນໍາໄປສູ່ການແກ້ໄຂທີ່ບໍ່ສະຖຽນລະພາບ. ໃນການເຮັດວຽກໃນປະຈຸບັນ, ຕົວກໍານົດການປັບຂະຫນາດມະຫາຊົນທີ່ດີທີ່ສຸດໄດ້ຖືກພົບວ່າເປັນ 3000 ເທື່ອ.