Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Ahmad Reza Pishevar
بیژن برومندقهنویه (استاد مشاور) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Bardia Nezamzadeh
بردیا نظام زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Analysis of Viscoplastic Metal Deformation in Forming Processes
The behavior of most high temperature metals, polymers, concrete and wide range of composite materials are described as viscoplastic flows. The mathematical theory of plasticity adequately describes the time-independent aspect of the behavior of materials but is inadequate for analysis of time-dependent behavior. An approach to achieve a satisfactory formulation for time-dependent behavior has been generalized plasticity to cases within the strain-rate-sensitive range. One such generalization has been provided by the theory of viscoplasticity. On the other hand, when large, progressive deformation occurs under plastic or viscoplastic conditions, elastic deformations are negligible and the material flows in a viscous manner. In this study a novel Eulerian method based on solution algorithm for incompressible flows is developed for simulation of viscoplastic flows of materials. In order to develop a tool for modeling metal forming process we implemented in the flow formulation based on Eulerian finite difference method.In the extrusion and forming of solids the plastic (or viscoplastic) deformations are so large that the elastic strain is negligible. So in our work the viscoplastic materials are treated as incompressible non-Newtonian viscous fluids. By doing this we obtained a reliable and efficient Eulerian formulation for modeling steady and transient metal forming problems. Finally some cases were analyzed in order to test performance of the formulation. The governing equations consist of conservation of mass and momentum together with viscoplastic constitutive equation. Since both material and die are assumed to be at the same temperature, the energy equation and momentum equation become identical and it is not necessary to solve energy equation. An important advantage of the proposed method is its ability to simulate large deformations and longtime transient solutions. Despite of the justify; MARGIN: 12pt 0cm 0pt; unicode-bidi: Keywords: Viscoplastic forming, Perzyna, ghost fluid method, level-set, fifth order WENO, TVD Runge-Kutta, finite difference
رفتار ویسکوپلاستیک، رفتار غالب اکثر فلزات و آلیاژهای نیمه‌جامد در دمای بالا، بسیاری از مواد پلیمری، کمپوزیت‌ها، بتون، قیر و بسیاری مواد دیگر در فرآیندهای شکل‌دهی است. در پژوهش حاضر، روشی اویلری برای شبیه‌سازی فرآیندهای شکل‌دهی همانند اکستروژن، کوبش، آهنگری و به طور کلی تغییر شکل مواد دارای رفتار ویسکوپلاستیک ارایه شده است. یکی از مزیت‌های برجسته روش ارایه شده، توانایی شبیه‌سازی تغییر شکل‌های بزرگ و حل فرآیند‌های گذرا با زمان حل طولانی است. به دلیل ثابت بودن شبکه و استفاده از روش تفاضل محدود، کیفیت شبکه همواره مناسب باقی‌مانده و شبکه حل، برخلاف روش‌های لاگرانژی، دارای تغییرشکل زیاد و اعوجاج نمی‌شود. از طرفی به علت استفاده از روش سطح مشترک تیز، علاوه بر عدم اضمحلال مرز جسم در طول زمان، روش حاضر قابلیت توسعه به حل هم‌زمان چند ماده مختلف را دارا می‌باشد. معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم، مومنتم و معادله ساختاری ماده ویسکوپلاستیک هستند که به شکل اویلری حل می‌شوند. جسم جامد ویسکوپلاستیک به صورت سیال ویسکوز تراکم‌ناپذیر غیر نیوتونی مدل‌سازی شده است. روش به‌کار رفته در پژوهش حاضر می‌تواند برای مدل‌های مختلف ویسکوپلاستیک مورد استفاده قرار بگیرد. در کار حاضر فقط مدل ویسکوپلاستیک پرزینا مورد بررسی قرار گرفته است. در الگوریتم عددی ارایه شده جابجایی مرزهای جسم جامد با استفاده از روش سطح مبنا تعیین شده و از روش ونو مرتبه پنج برای حل معادله همیلتون-ژاکوبی سطح مشترک استفاده شده است. در فرآیند حل معادلات حاکم، از روش گام جزئی استفاده شده و معادلات حاکم به بخش‌های مختلف تفکیک شده و حل شده‌اند. در شروع هر گام زمانی ابتدا معادلات مربوط به سطح مشترک حل شده و مرز جدید جسم مشخص می‌گردد. سپس قسمت‌های مختلف معادلات حاکم یعنی جملات جابجایی و دیورژانس تنش به ترتیب با استفاده از روش‌های ونو مرتبه پنج و روش ضمنی ساده حل می‌شوند. سپس با استفاده از روش تصویرسازی مقادیر گرادیان فشار برای دامنه حل عددی تعیین می‌شود. جملات زمانی نیز با استفاده از الگوریتم رانگ-کوتا TVD مرتبه سه گسسته‌سازی شده و برای اعمال شرایط مرزی از روش سیال مجازی استفاده شده است. در انتها نیز توانایی‌های روش پیشنهادی در مدل‌سازی عددی فرآیندهای اکستروژن، کوبش و چند مثال دیگر بررسی شده است. کلمات کلیدی: شکل‌دهی ویسکوپلاستیک، مدل پرزینا، سیال مجازی، سطح مبنا، ونو مرتبه پنج، رانگ-کوتا TVD مرتبه سه، تفاضل محدود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی