Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Farzin,MohammadReza Forouzan
محمود فرزین (استاد مشاور) محمدرضا فروزان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Torabi hafshejani
مجید ترابی هفشجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Dynamic analysis of guillotine shearing machine
Cutting process is one of the most important metal forming processes. Utilizing guillotine cutting process, Reduces the required process force and consequently required mechanical work. Cutting processes modeling needs advanced material models like damage mechanics and fracture mechanics model. Today, damage mechanics model is an efficient tool for successfully simulation and evaluation fracture behaving for ductile materials. Damage mechanics models are capable to simulate the crack growth and propagation and cavity integration using continuum mechanics. Applying damage mechanics model on the metal forming processes analysis gives more precise estimations and prediction of the critical process forces, cracking commencement and failure points, respectively. Johnson-Cook damage model is one of the most widely used models in ABAQUS software. This model is one of the ductile damage models which can predicts ductile fracture. In this model, the fracture strain considered as a function of triaxial stress, strain rate and temperature. Strain rate dependent models used for relatively fast processes like dynamic processes as well as metal forming processes. Since the target of this study is to simulate the cutting process by Halden cutting machine which applied in cold rolling part of Fulad e Mobarake Complex, Isfahan, Iran, which its cutting process is relatively fast, damage mechanics model has been chosen for required process force estimation. In this study, after mentioning studies done about well-known damage mechanics models and their applications, Johnson-Cook damage model is discussed. For applying this model, at the first step the input parameters for the simulation of cutting with Johnson-Cook model has been determined. Then In order to determine the parameters needed in the Johnson-Cook damage simulation, special experiments designed and conducted on St12. after simulating the guillotine cutting proce and calculating the process force, the effect of some parameters including angle and radius of blade has been studied on the required force .Comparison between the standard tensile test results obtained from laboratory tests and simulations by these determined coefficients, shows the accuracy of these extracted coefficients. Also, the results shows that the blade angle increasing lowers the required process force and radius increasing raises it. Applied torque determining on every one of Halden Cutting machine’s gears based upon cutting force in critical condition as well as plate buckling evaluation due to difference between blades’ speed and Mandrel speed in Halden cutting machine which is one of the major machine’s challenges, are other problems discussed in this study. Keywords : Damage mechanics, Guillotine, Johnson-Cook damage model, Fracture strain, Triaxiality stress, Damage parameters, Buckling
: فرآیند برش یکی از مهم ترین فرآیندهای شکل دهی فلزات است. استفاده از عمل گیوتین برای برش، باعث کاهش نیروی فرآیند و در نتیجه کار مکانیکی مورد نیاز است. مدل سازی فرآیندهای برش نیاز به یک مدل پیشرفته ماده هم چون مکانیک آسیب و مکانیک شکست دارد. امروزه مکانیک آسیب به عنوان ابزاری کارآ در شبیه سازی شکست نرم بوده و به خوبی رفتار شکست در مواد نرم را ارزیابی می کنند. مدل های مکانیک آسیب می توانند فرآیند جوانه زنی، رشد و به هم پیوستن حفره ها را با استفاده از معادلات مکانیک محیط های پیوسته شبیه سازی کنند. استفاده از مکانیک آسیب در تحلیل فرآیند های شکل دهی تخمین دقیق تری از نیروهای بحرانی فرآیند، پیش بینی نقاط شروع ترک و نقاط شکست در ماده در اختیار طراح قرار می دهد. یکی از مدل های آسیب پرکاربرد که در نرم افزار ABAQUS نیز وجود دارد، مدل آسیب جانسون-کوک (Johnson-Cook) می باشد. این مدل یک مدل از مدل های آسیب نرم است و توانایی پیش بینی شکست نرم را نیز دارا می باشد. در این مدل کرنش شکست ماده به صورت تابعی از تنش سه محوره، نرخ کرنش و دما در نظر گرفته می شود. مدل های وابسته به نرخ، برای پروسه های با سرعت نسبتاً بالا، نظیر پدیده های دینامیکی یا شبیه سازی پروسه های شکل دهی فلزات استفاده می شود. از آنجایی که هدف از تحقیق حاظر، شبیه سازی فرآیند برش قیچی هالدن موجود در قسمت نورد سرد مجتمع فولاد مبارکه است، لذا با توجه به سرعت برش نسبتاً بالای آن از این مدل به منظور تخمین نیروی فرآیند استفاده شده است. در این تحقیق ابتدا مطالعاتی در مورد مکانیک آسیب و کاربرد های آن و مدل های آسیب معتبر صورت گرفته سپس مدل آسیب جانسون-کوک مورد بررسی قرار می گیرد و پارامترهای ورودی لازم برای انجام شبیه سازی برش ورق به کمک این مدل مشخص گردیده است. در ادامه به منظور تعیین پارامترهای لازم، آزمایش های خاصی طراحی و انجام شده و اطلاعات مورد نیاز برای شبیه سازی آسیب جانسون-کوک بر روی فولاد St12 تعیین گردیده است. در ادامه به شبیه سازی فرآیند برش توسط قیچی گیوتینی پرداخته شده و پس از محاسبه ی نیروی فرآیند، تأثیر هر یک از پارامترها از جمله ضخامت ورق، اثر زاویه ی تیغه و شعاع راکورد آن بر روی نیروی فرآیند بررسی شده است. مقایسه ی نتایج آزمون کشش استاندارد حاصل از تست آزمایشگاهی و شبیه سازی به وسیله ضرایب تعیین شده نشان از دقت ضرایب استخراج شده و صحت روش به کار رفته دارد. تعیین گشتاور اعمالی بر روی هریک از چرخ دنده های قیچی هالدن بر اساس تعیین نیروی برش در شرایط بحرانی و بررسی کمانش ورق حین فرآیند برش در اثر اختلاف سرعت مندرل و تیغه ها در دستگاه هالدن که یکی از چالش های عمده ی دستگاه است از دیگر اقدامات انجام شده در این پژوهش است. کلید‌واژگان: مکانیک آسیب، گیوتین، مدل آسیب جانسون-کوک، کرنش شکست، تنش سه محوره، پارامتر های آسیب، کمانش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی