نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• جواد شهبازی کرمی ¹
• محمد مراد شیخی ²
• غلامحسن پایگانه ³
• کرامت ملک زاده فرد ⁴

¹ دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران

² استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران

³ دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران

⁴ استاد، مهندسی مکانیک، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

چکیده

فرآیند هیدروفرمینگ، یک روش پیشرفته برای شکل دهی قطعات لوله ای به شکل موردنظر قالب، با اعمال فشار بالا و تغذیه محوری می باشد. لوله های دو لایه متشکل از دو لوله فلزی مختلف (مانند آلومینیوم و مس) می باشند که برای استفاده در محیط های ترکیبی که لوله های تک لایه عملکرد مناسبی ندارند، توصیه می شوند. استفاده از این لوله ها در انتقال سیالات خورنده با دمای بالا، هوافضا و صنایع هوایی، تولید نفت و نیروگاه های اتمی پیشنهاد می گردد. در این مقاله، کاهش ضخامت و ارتفاع چروکیدگی لوله های دولایه از نظر پارامترهای هندسی ( طول، قطر و ضخامت لوله های داخلی و خارجی، طول و ارتفاع بالج، طول پخ ) با استفاده از روش المان محدود و طراحی آزمایشات به روش پاسخ سطح مدل سازی شده است. همچنین مدل المان محدود ساخته شده با نتایج تجربی صحه گذاری گردیده است. اثر پارامترهای هندسی و برهمکنش آن ها بر پاسخ ها، تعیین شده و مورد بحث قرار گرفته است. پارامترهای هندسی بهینه با در نظر گرفتن حداقل کاهش ضخامت و ارتفاع چروکیدگی، با استفاده از بهینه سازی چند متغیره به دست آمده است. نتایج بهینه سازی دارای تطابق خیلی خوبی با آزمایشات تجربی می باشد.

کلیدواژه‌ها

• هیدروفرمینگ لوله
• تحلیل المان محدود
• روش پاسخ سطح
• بهینه سازی چند متغیره

موضوعات

• ساخت کامپوزیت

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation and Integration of Finite Element Analysis and Response Surface Method to Multi-objective Optimization of Geometrical Factors in Bi-layered Al-Cu Tubes Hydroforming

نویسندگان [English]

• Javad Shahbazi Karami ¹
• Mohamad Morad Sheikhi ²
• Gholamhasan Payganeh ³
• Keramat Malekzadeh Fard ⁴

¹ Faculty of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran

² Faculty of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran

³ Faculty of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran

⁴ Department of Aerospace Engineering, Maleke Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

Tube hydroforming process is an unconventional method to deform tubular components to the desired shape of die cavity by applying high pressure and axial feed displacement. Bi-layered tubing which consists of two different metallic layers (such as aluminum and copper) is recommended to use in complex working environments as it offers combined properties that single layer structure does not have. Using of this tubes are suggested in transferring high-temperature corrosive fluids, aerospace and aviation industries, oil production and nuclear power plants. In this paper, thickness reduction and wrinkle height of the bi-layered hydroformed tube are modeled in terms of geometrical factors (lengths, diameter and thickness of inner and outer tubes, lengths and heights of bulge, Chamfer lengths) using finite element method and design of experiments (DOE) with surface response method (RSM). As well, finite element model was built and experimentally validated. The geometrical factors effects and their interactions on the responses were determined and discussed. Optimum geometrical factors are obtained by minimizing thickness reduction and wrinkle height using multi-objective optimization. The optimization results are in good agreement with the experimental test.

کلیدواژه‌ها [English]

• Tube hydroforming
• finite element analysis
• Response surface method
• Multi-objective optimization