مدلسازی آماری، بهینه‌‌سازی و تحلیل حساسیت سوبل پارامترهای موثر بر رفتار نیروی عمودی در فرآیند میکروسوراخکاری کامپوزیت چندلایه شیشه/اپوکسی

در تحقیق حاضر، چندلایه کامپوزیتی با الیاف شیشه نوع e از نوع بافته شده ساده به همراه رزین اپوکسی به عنوان زمینه با لایه‌‌چینی [0]12 به روش لایه‌‌چینی دستی ساخته شده است. سپس با در نظر گرفتن مهمترین پارامترهای ورودی فرآیند میکروسوراخکاری شامل سرعت دورانی ابزار، نرخ پیشروی و قطر ابزار، مدلسازی ریاضی آماری به منظور بررسی دقیق رفتار پاسخ نیروی محوری بر حسب متغیرهای یاد شده صورت گرفته است. بدین منظور ضمن استفاده از روش طراحی آزمایش‌‌ها به روش عاملی کامل و رویه پاسخ و انجام 54 آزمایش و لحاظ نمودن تکرار آزمایش‌ها به منظور بالا بردن دقت مدل‌‌سازی، یک معادله رگرسیون خطی مرتبه دوم استخراج شده است. همچنین با بهره‌‌گیری از روش تحلیل حساسیت سوبل به بررسی تاثیر کمی دقیق میزان حساسیت رفتار نیرو بر حسب پارامترهای ورودی پرداخته شده است. علاوه بر این، با استفاده از الگوریتم درینگر بهینه‌‌سازی لازم به منظور دستیابی به کمترین مقدار نیرو در فرآیند میکروماشینکاری چندلایه‌‌های کامپوزیتی صورت گرفته است. نتایج تحلیل آماری نشان می‌‌دهد که کمترین مقدار نیروی محوری در فرآیند میکروسوراخکاری چندلایه‌‌های کامپوزیتی در کمترین نرخ پیشروی، حداکثر سرعت دورانیا ابزار و مقدار قطرهای کوچک‌‌تر حاصل می‌‌گردد. همچنین نتایج تحلیل حساسیت سوبل نشان می‌‌دهد که به ترتیب قطر (57.8 درصد)، سرعت دورانی (24.4 درصد) و سرعت پیشروی (17.8 درصد) در فرآیند میکروماشینکاری تاثیرگذار بوده است.

Statistical modelling, optimization and Sobol sensitivity analysis of effective parameters on thrust force behavior in microdrilling of glass/epoxy laminated composites

In this study, Eglass/epoxy laminated composites with [0]12 stacking sequence manufactured by hand layup method. Afterwards, by considering the most important input parameters of the microdrilling process including tool rotational speed, feed rate and tool diameter, the statistical mathematical modeling is performed to accurately investigate the thrust force response behavior versus the mentioned variables. For this purpose, using full factorial experimental design and response surface methodology and performing 54 experimental tests and considering repeatability of experiments in order to improve modeling accuracy, a secondorder linear regression equation has been obtained. Also, by using the Sobel sensitivity analysis method, the quantitative effect of force behavior sensitivity versus input parameters is investigated. Moreover, the Derringer optimization algorithm is used to achieve the minimum amount of thrust force in microdrilling process of laminated composites. The results of the statistical analysis show that the lowest feed rate, maximum tool rotational speed and smaller diameter lead to produce lowest thrust force of laminated composites. The Sobol sensitivity analysis shows that the diameter of the tool (57.8%), the feed rate (24.4%), and the rotational speed (17.8%) will have the greatest effect on thrust force in microdrilling process, respectively. Finally, the optimization analysis show that, the lowest thrust force was obtained at a rotational speed of 2515 rpm, a feed rate of 10 mm / min and a tool diameter of 0.5 mm.