پیش‌بینی نیروی پارگی برای فرآیند کشش عمیق فنجانی مقطع مربعی با تحلیل بی‌بعد پارامترهای هندسی تاثیرگذار

در این پژوهش، به منظور کاهش هزینه تولید در فرآیند کشش عمیق فنجان های مربعی در مقیاس بزرگ، یک مدل بدون بعد براساس پارامترهای هندسی برای این فرآیند توسعه داده شد. در تحقیق پیش رو، پارامترهای هندسی در فرآیند کشش عمیق فنجان مربعی در حالت بدون بعد به وسیله روش تحلیل ابعادی پی باکینگهام ( π-buckingham) در دو حالت ورق دایره ای و ورق مربعی بررسی شد و سپس یک سری از نسبت های بدون بعد یافت شد. به منظور یافتن بهترین گروه بی بعد از پارامترهای هندسی، سه مقیاس از فنجان ها به صورت عددی توسط نرم افزار تجاری اجزا محدود ارزیابی شد که در ادامه به وسیله آزمایش تجربی صحت سنجی شدند. پس از تحلیل همه پارامترهای هندسی تاثیرگذار، مناسب ترین معادله بی بعد به دست آمد. ورق فولادی 12st در ضخامت های مختلف که برای صحت سنجی تجربی در دمای محیط انجام شد، مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، نتایج و پارامتر هدف در حالت های شبیه سازی، آزمایش های تجربی و مدل بی بعد به دست آمده براساس تئوری پی باکینگهام، مقایسه شدند. با مقایسه نتایج در هر دو حالت ورق دایره ای و مربعی، می توان نتیجه گرفت که با استفاده از مدل های بی بعد پیشنهادی، مشخصات هندسی نمونه مقیاس اصلی می تواند به وسیله یک نمونه در ابعاد کوچکتر، پیش بینی شود. مقایسه نتایج مدل های بی بعد و آزمایش های تجربی، نشان دهنده دقت بالای مدل های پیشنهادی در پیش بینی نیروی کشش و پارامترهای هندسی در فرآیند کشش عمیق فنجان مربعی است.

Predicting Tearing Force for Square Cup Deep Drawing Process by Dimensionless Analysis of the Effective Geometric Parameters

In this research, a dimensionless model was developed based on the geometric parameters for the deep drawing process to reduce the manufacturing cost of square cup deep drawing in the large scales. In the following, a series of groups were found for dimensionless ratios based on the geometric parameters of the square cup by Pi;Buckingham dimensional analysis method in the two states of circular and square sheets. In order to find the best group of dimensionless geometric parameters, three scales of cups were numerically evaluated by commercial finite elements software. The results were validated by an experimental test. After analyzing all the effective geometric parameters, a fittest dimensionless equation was obtained. The st12 metal sheet was used for experimental validation in the room temperature. Moreover, the results and tearing force as target parameter were compared in simulation states, experimental tests and the proposed dimensionless model based on Pi;Buckingham theory. By comparing the results in the two states of the circular and square sheets, it can be concluded that the geometric characteristics of the main scale sample can be predicted by a sample in a small size through the proposed dimensionless model. Comparison of the results of the dimensionless model and experiments show that the proposed model has high accuracy in predicting the tearing force and geometric parameters in the square cup deep drawing process.