Skip to main content
SUPERVISOR
Reza Gafari nadooshan,Mohammad Mashayekhi
رضا جعفری ندوشن (استاد مشاور) محمد مشایخی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamadmahdi Nasajpour esfahani
محمدمهدی نساج پوراصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Simulation of Production process of Mannesmann Seamless Pipes by Continuum damage mechanics Approach
One of the most widely methods for the production of seamless tubes is the Mannesmann rolling method. This method is capable of producing high-quality, high-precision, high-thickness tubes from uniform cylindrical shafts. The purpose of this project is to Simulation of Production process of Seamless Pipes by Mannesmann method with Continuum damage mechanics Approach. Equipment of Mannesmann rolling process includes, rolling rollers, guider rollers, conductor rollers, plug, mandrel and cylindrical shaft. In the Mannesmann rolling process, initially due to asymmetric roller pressure and secondary tensile stresses at the center of the billet, axial hole is created in the center of the billet, Then, This axial cavity is opened by the plug and reaches the final diameter. Simulation of the axial cavity created in the center of the billet with damage model is a new approach to simulation of the Mannesmann rolling process. The damage model used to simulation of this process in this project, The modified lemaitre damage model is capable of modeling the effect of cracking closure on compressive loading. To modeling the dependence of material behavior on temperature and strain rate, The Johnson Cook hardening model is used to modeling this process. According to absence of a model consisting of modified Lemaitre damage model and Johnson Cook hardening model in the Abaqus software, needs to be added This feature in the Abaqus software by the VUMAT subroutine. Therefore, after extracting the constitutive equations, The subroutine of Lemaitre damage model and Johnson Cook hardening model has been formulated. In simulation of the Mannesmann rolling process, First, the simulation was performed without the presence of a plug in order to identify the effect of temperature, strain rate, friction and geometric parameters on the problem results and determine the appropriate values for these parameters. Then, the simulation of the Mannesmann rolling process with the presence of the plug for production of pipe is investigated. The analyzes and simulations carried out, show that increasing the temperature and reducing the strain rate have the same effect on the amount of damage to the center of the billet and it reduces damage to the billet. The friction analysis has shown that increasing the temperature, reduces the friction force created between the billet and the rolling roller. According to these analyzes, the minimum coefficient of friction required to start the billet moving forward in the rolling process is 0.4. Keywords: Mannesmann Seamless Pipes, Continuum damage mechanics, Johnson Cook hardening model.
یکی از پرکاربردترین روش های تولید لوله های بدون درز، روش نورد مانسمان است. این روش قابلیت تولید لوله هایی با کیفیت ، دقت بالا و با ضخامت زیاد را از بیلت استوانه ای یکنواخت، دارا است. این پژوهش با هدف شبیه سازی فرآیند تولید لوله های بدون درز به روش نورد مانسمان با رویکرد مکانیک آسیب تعریف شده است. تجهیزات فرآیند نورد مانسمان شامل، غلتک های نورد، غلتک های راهنما، غلتک های هادی، پلانژر، مندرل و بیلت استوانه ای می شود. در فرآیند نورد مانسمان ابتدا در اثر فشار نامتقارن غلتک ها و ایجاد تنش های کششی ثانویه در مرکز بیلت، حفره ای محوری در مرکز بیلت ایجاد می شود، سپس این حفره ی محوری توسط پلانژر باز شده و به قطر نهایی می رسد. شبیه سازی حفره ی محوری ایجاد شده در مرکز بیلت با مدل آسیب، رویکردی جدید در شبیه سازی فرآیند نورد مانسمان است. مدل آسیب به کاربرده شده جهت شبیه سازی این فرآیند در این پژوهش، مدل آسیب لمتر اصلاح شده با قابلیت مدل سازی اثر بسته شدن ترک ها در بارگذاری فشاری است. جهت مدل سازی وابستگی رفتار ماده به دما و نرخ کرنش، از مدل سخت شوندگی جانسون کوک برای مدل سازی این فرآیند استفاده شده است. با توجه به عدم وجود مدلی متشکل از مدل آسیب لمتر اصلاح شده و مدل سخت شوندگی جانسون کوک در نرم افزار آباکوس، لازم است این قابلیت توسط زیربرنامه ی VUMAT به نرم افزار آباکوس اضافه شود. بدین جهت، پس از استخراج معادلات متشکله، زیربرنامه ی مدل آسیب لمتر اصلاح شده با سخت شوندگی جانسون کوک تدوین شده است. در شبیه سازی فرآیند نورد مانسمان، ابتدا شبیه سازی بدون حضور پلانژر و به منظور شناسایی اثر پارامترهای دما، نرخ کرنش، اصطکاک و پارامترهای هندسی بر روی نتایج مسئله و تعیین مقادیر مناسب برای این پارامترها انجام گرفته است. سپس شبیه سازی فرآیند نورد مانسمان با حضور پلانژر جهت تولید لوله مورد بررسی قرار گرفته است. بر این اساس، طبق تحلیل ها و شبیه سازی های انجام شده مشخص شده است، افزایش دما و کاهش نرخ کرنش اثر یکسانی بر میزان آسیب ایجاد شده در مرکز بیلت داشته و باعث کاهش آسیب در بیلت می شود. تحلیل اصطکاک نشان داده است، افزایش دما باعث کاهش نیروی اصطکاک ایجاد شده بین بیلت و غلتک های نورد می شود. براساس این تحلیل hy;ها، کمترین ضریب اصطکاک لازم جهت شروع پیشروی بیلت در فرآیند نورد، 4/0 است. کلمات کلیدی: لوله های بدون درز مانسمان، مکانیک آسیب پیوسته، مدل سخت شوندگی جانسون کوک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی