Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Farzin,Alireza Fadaei Tehrani
محمود فرزین (استاد راهنما) علیرضا فدائی تهرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Rasoul Shahrokhesfahany
رسول شاهرخ اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Calculating Electromagnetic Force and Simulation of Inward Tube Forming by Electromagnetic Forming
Electromagnetic forming (EFM) is one of the sheet metal forming methods which uses electromagnetic force to form metallic parts. The work piece is formed by the body forces (Lorentz forces) that results from a pulsed magnetic field created by an electic coil. In this method, an intensive and transient magnetic field is used to push sheets into the die cavity.However, there are many restrictions for electromagnetic forming, for example complicated shapes cannot be produced by this method and the work piece should have good electrical conductivity. Therefore only metalic parts can be formed, such as aluminum, copper, silver, brass and steel with simple shapes. In this study governing equations of electromagnetic field and structural filed were considered and solved as uncopled problems.In this thesis, at first governing equations of tube compression were derived from Maxwell equations. Magnetic field, eddy current, electromagnetic force density, and magnetic pressure in the tube were calculated. The finite difference method was employed to solve these governing equations. The pressure acting on the tube due to the Lorentz forces was estimated neglecting the influence of the tube velocity on the magnetic field. Then this pressure was considered as a load in the mechanical problem. Numerical simulation of the mechanical problem was performed with the commercial finite element code ABAQUS/Explicit. The magnetic pressure distribution was introduced in ABAQUS/Explicit to obtain mechanical displacement, velocity, and thickness distributions. Because electromagnetic forming method is performed with high velocity, so the property of material cannot be estimated by conventional equations in plasticity thus equations which consider high strain rate should be used. The best formula, which could estimate the behavior of material in high strain rate with work hardening, was Johnson- Cook equation. The material used in simulation was AA 6061- T6 and its appropriate parameters for Johnson-Cook equation were determined from available experiments. After getting results from ABAQUS/Explicit, these had to be validated with experimental results. Displacement of middle of tube and thickness obtained by simulation were compared with experimental data of other references. There was also an agreement between numerical results gained from governing equations in tube compression and ANSYS software that proves validity of the results. The ANSYS results that were used in our validation were obtained from other references. In addition, there was a good agreement between experimental thickness of the bead center and also its displacement with corresponding values predicted by numerical method. Key words: Electromagnetic forming, Electromagnetic pressure, finite difference method, ABAQUS/Explicit
شکل دهی الکترومغناطیس (EMF ) یکی از روشهای شکل دهی ورقهای فلزی است که از نیروی الکترومغناطیس به عنوان عامل فرم دهی استفاده می شود. در این روش شکل دهی، میدان مغناطیسی گذرا و شدیدی به عنوان منبع فشار جهت شکل دهی بکار گرفته می شود. این روش شکل دهی جزء روشهای شکل دهی با سرعت بالا می باشد و برای فرم دهی و اتصال فلزات و دیگر مواد با دقت و تکرار پذیری بالا، بدون اثر گذاری ابزار روی قطعه کار استفاده می شود. در این پژوهش به استخراج معادلات حاکم در حالت انقباضی لوله در فرآیند EMF و نحوه‌ی بدست آوردن آنها از معادلات ماکسول پرداخته می‌شود. این معادلات شامل معادلات با مشتقات جزیی مربوط به میدان مغناطیسی و معادلات چگالی جریان الکتریکی در لوله و معادلات نیرو و فشار الکترومغناطیس هستند. در این تحقیق روابط موجود در مدارات الکتریکی فرآیند شکل‌دهی الکترومغناطیس بررسی شده و حل تحلیلی شدت جریان در قطعه‌کار و کویل صورت می‌گیرد. این معادلات حاکم استخراج شده که در حقیقت حل بخش الکتریکی- مغناطیسی فرآیند EMF است، به صورت عددی با روش تفاضل محدود حل می‌شوند. فشار الکترومغناطیس، یکی از نتایج این شبیه سازی می‌باشد که به عنوان یک فشار مکانیکی بر روی لوله جهت ایجاد تغییر شکل اعمال می‌شود. در ادامه با استفاده از نتایج حل عددی معادلات حاکم بخش الکتریکی- مغناطیسی فرآیند شکل‌دهی الکترومغناطیس، به حل سازه‌ای فرآیند EMF توسط نرم افزار ABAQUS پرداخته می‌شود. برای درست سنجی نتایج حل تحلیلی این پژوهش از داده‌های تجربی مرجع دیگر استفاده شده و نتایج حاصله با نتایج تست‌های تجربی آن مرجع مقایسه می‌شود. نتایج حاصل از حل عددی معادلات دیفرانسیل پاره‌ای که توزیع نیروی حجمی لورنتز و فشار الکترومغناطیس با نتایج نیرو و فشار حاصل از حل عددی ANSY مرجع دیگر مطابقت منطقی دارد. همچنین نتایج جابجایی و ضخامت نوک فرورفتگی بدست آورده شده‌ی تجربی با نتایج حاصل از شبیه سازی‌های این پایان‌نامه تطابق خوبی دارد. کلمات کلیدی: شکل‌دهی الکترومغناطیس، فشار الکترومغناطیس، تفاضل محدود، ABAQUS/Explicit

ارتقاء امنیت وب با وف بومی