Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Farzin,MohammadReza Forouzan
محمود فرزین (استاد راهنما) محمدرضا فروزان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Farshid Ahmadi
فرشید احمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Investigation and Computer simulation of large diameter pipe-bending process with small bending radius using induction bending
This thesis has investigated the best method for bending large diameter pipes with relatively small bend radii. This method is called Induction Bending. In order to get the benefits of this method, a comparison with the other methods for pipe bending is presented and it was realized that this method is the best one for bending large diameter pipes with small bending radius. To evaluate this method, an elasto-plastic coupled thermo-mechanical model was built to simulate induction bending of large diameter pipes. Local induction heating, bending large diameter tubes with small bending radii and rapid cooling of the tubes after bending process were considered in these simulations using ABAQUS software. Mechanism of metal deformation during the bending process was studied in detail. Influencing parameters, such as thinning and thickening of the tube wall thickness, ovality of the cross-section of the tube, spring back angle after unloading and required push force were obtained. These influencing parameters were compared, with and without the presence of a reverse moment acting to the bending arm. It was realized that an appropriate reverse moment should be applied to the bending arm to keep the wall thinning within a required and acceptable value. In this investigation a simple analytical solution is also presented to predict forming conditions such as strains, stresses, tube geometry, forces and moments. The results are also compared with FEM simulations, obtained by ABAQUS software and with available experimental data. The results of analytical and FEM simulations are very well in agreement with experimental observations. It was concluded that for a quick evaluation of the process, the proposed analytical solution is quite satisfactory. Since the pipe after passing induction coils is cooled rapidly then the granular structure of the pipe changes. To know more about one a computer simulation has been done on the pipe by AC3 software.
اهمیت و ارزش نیروگاه‌های اتمی، نیروگاه‌های حرارتی و پالایشگاه‌ها که نبض تولید و انتقال انرژی را بر عهده دارند، بر هیچ کس پوشیده نیست. وجه مشترک آنها را می توان سیستم‌های لوله کشی و انتقال سیالات پر فشار دانست که نیروهای مهندسی فراوانی را برای طراحی و ساخت به خود اختصاص می‌دهد. یکی از حساس ترین نقاط سیستم لوله کشی، خم‌ها و زانو‌ها است. این مسئله به ‌خصوص درمورد لوله‌های با قطر بالا بسیار حادتر می باشد. این پایان‌نامه به بررسی و شناخت روش خمش القایی برای خم لوله‌های با قطر بالا که کاربرد فراوانی در خطوط لوله، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌های حرارتی و نیروگاه‌های اتمی دارد پرداخته است. با بررسی و مطالعه بر روی پروسه خم‌کاری به ‌این روش و مقایسه آن با دیگر روش‌های خم‌کاری لوله و تولید زانو، مزایا و معایب آن، قابلیت‌ها و محدودیت‌های این روش می‌توان آن را یکی از روش های برتر برای خم لوله‌ها دانست. برای آشنائی بیشتر از کیفیت لوله های خم شده به این روش و بهینه کردن و کنترل بیشتر برروی فرایند، یک تحلیل المان محدود بر روی این فرایند انجام گردید. جهت شبیه سازی این فرایند نیاز به داشتن توزیع حرارتی ناشی از سیستم گرمایش القائی و سرمایش بعد از آن می باشد. به این منظور از نرم افزار INFOLYTICA استفاده شده و توزیع حرارت بر روی لوله استخراج شده است. مدل ماده در نظر گرفته شده یک مدل الاستو- پلاستیک ترمو مکانیکی می باشد.گرمایش القائی موضعی، خم لوله های قطور با شعاع خم کوچک و خنک سازی سریع لوله بعد از فرایند خم دراین شبیه سازی به کمک نرم افزار ABAQUS انجام شده و نتایج شبیه سازی پارامترهای موثر از قبیل نازک شدگی جداره خارجی و ضخیم شدن دیواره داخلی لوله ، میزان نیروی هل دهنده مورد نیاز ، ovality سطح مقطع لوله و میزان زاویه برگشت فنری لوله در پایان خم استخراج شده است. تمام نتایج برای دوحالت با وجود اعمال ممان معکوس به بازوی خم و بدون وجود آن مقایسه شده و تصدیق شده است که برای جلوگیری از نازک شدگی بیش از اندازه دیواره خارجی لوله بایستی ممانی مناسب و معکوس به بازوی خم اعمال شود، تا با کنترل سرعت زاویه ای لوله و کم کردن آن نسبت به حالت سنتی کنترل بیشتری بر روی فرایند بوجود آید. جهت بدست آوردن میزان مناسب ممان معکوس و دیگر پارامترهای فرایند مانند نازک شدن جداره خارجی و میزان برگشت فنری لوله، یک بررسی تحلیلی نیز برای شرایط شکل گیری خم از قبیل تنش، کرنش، هندسه لوله و نیروها ارائه شده و در نهایت کلیه نتایج حاصل از المان محدود و تئوری با نتایج تجربی مقایسه گردیده که تطابق بسیار خوب بین آنها حاکی از صحت شبیه سازی انجام شده و تحلیل تئوری پیشنهاد شده می باشد. از آنجائی که لوله در منطقه ای به دمای تقریباً 1000 درجه رسیده وسریعاً سرد می شود، خواص لوله از لحاظ ساختارهای دانه بندی و نوع آنها بسیار اهمیت پیدا می کند. لذا به کمک نرم افزار AC3 مناطقی از لوله که مارتنزیتی شده نیزمورد مطالعه قرار گرفته و مشخص گردیده است که این فرایند از لحاظ ویژگی های تردی و یا شکنندگی لوله بعد از فرایند خم اصلاً بحرانی نیست و این مورد نیز مانند بقیه موارد کیفیت و قابلیت بالای این فرایند را نشان می دهد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی

100%