بهینه‌سازی عددی یک روش تغییرشکل پلاستیک شدید جدید تحت عنوان اکستروژن در کانال های زاویه‌ دار پیچشی صفحه‌ای به روش طراحی آزمایش ‌ها

یکی از مناسب‌ترین روش‌های بالا به پایین برای ساخت ساختارهای نانومتری، اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید (spd) است. از پارامترهای اصلی در فرایندهای spd رسیدن به میزان کرنش پلاستیکی بالا در یک سیکل است. در این تحقیق آزمایشات عددی بر روی روش ترکیبی فرایندهای پرس در کانالهای زاویه‌دار با مقاطع یکسان (ecap) و اکستروژن برشی ساده (sse) تحت عنوان فرایند فرایند اکستروژن در کانالهای زاویه‌دار پیچشی صفحه‌ای (ptcae) بر اساس روش رویه پاسخ (rsm)، به عنوان شیوه طراحی آزمایشات آماری، به منظور بررسی تاثیر پارامترها بر چگونگی تغییر پاسخ‌ها ، بدست آوردن معادلات ریاضی، پیش‌بینی نتایج و بهینه‌سازی روش ترکیبی این فرایندها انجام گرفته‌اند، تا از این طریق کرنش پلاستیک بیشتری را اعمال نمود. چهار پارامتر زاویه α، زاویه φ ، شعاع و ضریب اصطکاک به عنوان متغیرهای ورودی فرآیند در نظر گرفته شدند. درحالی که کرنش میانگین، کرنش مینیمم، کرنش ماکسیمم و نیروی ماکسیمم وارد شده به سنبه به عنوان پاسخ‌های خروجی مساله لحاظ گردیدند. پس از تحلیل داده‌های شبیه سازی به کمک نرم‌افزار minitab معادلات رگرسیون حاکم بر داده‌ها استخراج گردید. با انجام بهینه‌سازی شرایط بهینه بدست آمد که پارامترهای بهینه فرآیند عبارتند از زاویه 400=α درجه، زاویه 450= φ درجه، شعاع 2mm و ضریب اصطکاک 0.1. صحه‌سنجی نتایج بهینه‌سازی در شرایط پارامترهای بدست‌آمده با انجام آزمایش شبیه‌سازی صورت پذیرفت. نتایج حاکی از تطابق خوب بهینه‌سازی با شبیهسازی و همچنین نتایج آزمایشگاهی دارد.

Numerical optimization of “Planar twist channel angular extrusion” as a novel severe plastic deformation method by DOE method

The most successful ‘‘top–down’’ approach to produce bulk ultrafine grained or nanostructured materials involves the use of severe plastic deformation (SPD) processing. The amount of higher effective plastic strain per pass plays a key role on the final microstructure of SPD processed samples. In the present study the numerical experiments of the combination of the equal channel angular pressing (ECAP) and simple shear extrusion (SSE) as a new process entitled “planar twist channel angular extrusion (PTCAE)” was performed based on the Response Surface Methodology (RSM), as a statistical design of experiment approach, in order to investigate the effect of parameters on the response variations, achieving the mathematical equations, predicting the results to impose higher effective plastic strain values. Α and ϕ angles, radius and friction coefficient was imposed as the input parameters while average, minimum and maximum effective strain and maximum load was imposed as the output parameters. Governing regression equations obtained after analysis of the simulation data by Minitab software. Optimum process parameters are: α=450, Φ =450, r=2 mm and µ=0.1. Verification of the optimum results using simulation experiment was done. Good agreement between simulation, experimental and optimization was occurred.