Skip to main content
SUPERVISOR
عبدالعلی مرآتی (استاد راهنما) محمدرضا فروزان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Gheisari
امیرحسین قیصری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
In this thesis, the hot ring rolling of some titanium alloy parts was investigated using theoretical analysis based on FE methods. The main purpose of this project is to achieve the manufacturing technology of front and rear spool of jet motors using the ring rolling process. The main part of this thesis includes non-linear finite element analysis of ring rolling via ABAQUS simulation software. This analysis was executed for elastic-plastic rings using 3D mechanical-thermal coupled models. The presented analysis is unique in many viewpoints such as, complexity in shape of samples, the special geometry of the working rolls, complex movement of guide rolls, and the time consuming simulation. This thesis has been led to the development of two new approaches in the physical simulation of guide rolls and the simulation of complex parts using limited hardwares. The absence of guide rolls in the FE simulation of the ring rolling process leads to the deflection of the ring during the process and eventually suspending the simulation. Results prove the necessity of using guide rolls for stabilizing the operation. The first approach is capable of physically simulating the guide roll similar to the machine structure of the ring rolling system and calculating the approximate movement path of the guide roll. The forces and moments of the guide rolls are then calculated based on the approximated path. This approach requires further development for optimizing the movement path of the guide roll concluding in the optimization of the forces and moments of the guide roll. The maximum error of this approach is about 6% in calculating the roll force and 13% in calculating the side spread with reduction. The results show that including the guide roll in the simulation drastically improves the accuracy of the outputs. this approach can simulate the guide rolls for most complicated rings and has low computational time compared to other available methods. The second approach also simulates the ring rolling process uses separating of the ring in appropriate sections, separately FE simulating of each section and then gathering results. This approach is suitable for large number of the calculations and the inability of the available hardware for accomplishing the integrated simulation because of the low memory. The results show maximum of 13.5% error for this approach. The simulation results of these two parts, including the forces and moments of the work rolls, provide a guide for designing a ring rolling machine for manufacturing these two parts using appropriate reliability factor. The calculated parameters also provide a guide for rolling the parts by this machine. Key Words Hot Ring Rolling, FE Analysis, Guide Roll, Section Separation Method, Complex Profile.
در این پایان نامه به کمک تحلیل های نظری که عمدتا بر پایه روش عددی اجزاء محدود قرار دارند فرآیند نورد حلقوی گرم قطعاتی از جنس آلیاژ های تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفته است. علت انجام این کار تلاش برای دست یابی به تکنولوژی ساخت اسپول های جلو و عقب موتور جت به کمک فرآیند نورد حلقوی می باشد. این قطعات به ترتیب در کمپرسور و توربین موتور جت نصب می شوند و پره های موتور بر روی آن ها قرار می گیرد.بخش اصلی تحقیق شامل تحلیل اجزاء محدود غیر خطی فرآیند نورد حلقوی به کمک نرم افزار ABAQUS است که برای حلقه هایی با ساختار الاستیک- پلاستیک و به کمک ایجاد یک مدل کوپل مکانیکی - حرارتی سه بعدی به انجام رسیده است. تحلیل ارائه شده از جهات مختلف مانند شکل پیچیده قطعات مورد بررسی، هندسه خاص غلتک های درگیر در فرآیند، حرکت پیچیده غلتک های راهنما و زمان طولانی انجام شبیه سازی منحصر بفرد می باشد و به ابداع دو روش جدید، یکی در شبیه سازی فیزیکی غلتک های راهنما و دیگری در شبیه سازی نورد حلقوی قطعات پیچیده با استفاده از امکانات سخت افزاری محدود منجر شده است.عدم وجود غلتک های راهنما در فرآیند شبیه سازی اجزاء محدود نورد حلقوی منجر به انحراف و کج شدن حلقه در طول فرآیند و در نهایت توقف حل می گردد. این پدیده لزوم استفاده از این غلتک ها را اثبات می نماید. روش اول قادر به شبیه سازی فیزیکی غلتک های راهنما مطابق با ساختار دستگاه نورد حلقوی مورد بررسی بوده و مسیر حرکت غلتک های راهنما را به طور تقریبی محاسبه می نماید. سپس از طریق مسیر محاسبه شده، نیرو ها و ممان های غلتک های راهنما محاسبه می گردد. این روش نیاز به بررسی بیشتر به منظور بهینه سازی مسیر حرکت غلتک های راهنما و در نتیجه نیرو ها و ممان های ناشی از آن دارد. بیشینه خطای این روش در محاسبه نیروی نورد 6% و در محاسبه نسبت پهن شدگی جانبی به کاهش ضخامت، 13% می باشد. نتایج حاصله نشانگر افزایش دقت تحلیل ها با در نظر گرفتن اثر غلتک های راهنما است.روش دوم نیز با برش دادن حلقه مورد بررسی در مقاطع مناسب و تحلیل اجزاء محدود هر یک از برش ها به صورت جداگانه و در نهایت استفاده از مجموع نتایج آن ها، به شبیه سازی فرآیند نورد حلقوی می پردازد. این روش، روش تقسیم مقطع، در مواردی که تعداد محاسبات مورد نیاز به منظور انجام شبیه سازی بسیار بالا بوده و سخت افزار در دسترس به علت کمبود حافظه و یا عدم امکان پردازش، قادر به انجام یکپارچه حل نمی باشد کاربرد دارد. نتایج بدست آمده، حداکثر 5/13 درصد خطا را نشان داده و کارایی نسبی این روش را تایید می نماید. نتایج بدست آمده از شبیه سازی قطعات فوق شامل نیرو ها و ممان های وارد بر غلتک های درگیر در فرآیند نیز، با در نظر گرفتن ضریب اطمینان مناسب، امکان طراحی یک دستگاه نورد حلقوی به منظور تولید قطعات فوق را ایجاد نموده و پارامتر های بدست آمده نیز روش انجام فرآیند نورد دو قطعه فوق را مشخص می نمایند. کلمات کلیدی: نورد حلقوی گرم، تحلیل اجزاء محدود، غلتک های راهنما، روش تقسیم مقطع، مقاطع پیچیده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی