راهکار بهینه سازی چند هدفه برای طراحی بید های کششی و نیروی ورقگیر در فرآیند شکل دهی ورق

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی مکانیک ، دانشگاه آیت ا... العظمی بروجردی (ره)، بروجرد

2 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند

3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک

چکیده

در این پژوهش از راهکار بهینه سازی چند هدفه، برای طراحی موثر پارامترهای هندسی و نیروی ورقگیر قالب در شکل دهی ورق استفاده شده است. در بسیاری از مقاله ها، برای دستیابی به پارامترهای بهینه فرآیند شکل دهی ورق، مسئله چند هدفه به یک مسئله تک هدفه تبدیل شده و سپس از آنالیز اجزا محدود و تکنیک بهینه سازی استفاده شده است. در این پژوهش هدف کمینه کردن توابع ناسازگار گسیختگی و چروکیدگی به صورت همزمان بوده است. برای پیدا کردن رابطه بین متغیر ها و توابع هدف از مدل سطح پاسخ و طراحی واریانس بهینه استفاده شده است. همچنین منحنی حد شکل دهی برای تعریف توابع هدف به کار گرفته شده است. برای شبیه سازی فرآیند از آنالیز اجزا محدود استفاده شده است. روش ارائه شده روی یک قطعه بدنه خودرو (گل سپر وانت نیسان) بررسی و به صورت عملی تایید شده است. این روش، یک راه حل موثر برای طراحی پارامترهای بهینه و دستیابی به کیفیت محصول بهتر بدون آزمون و خطا مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Makinouchi A(1996) Sheet metal forming simulation in industry. J Mater Process Tech 60: 19-26.

[2] Panthi SK, Ramakrishnan N, Pathak KK, Chouhan JS (2007) An analysis of springback in sheet metal bending using finite element method (FEM). J Mater Process Tech 186: 120-124.

[3] Dong HZ, Lin ZQ (2000) Investigation of sheet metal forming by numerical simulation and experiment. J Mater Process Tech 103: 404-410.

[4] Ohata T, Nakamura Y, Katayama T, Nakamachi E, Nakano K (1996) Development of optimum process design system by numerical simulation. J Mater Process Tech 60: 543-548.

[5] Guo YQ, Batoz JL, Naceur H, Bouabdallah S, Mercier F, Barlet O (2000) Recent developments on the analysis and optimum design of sheet metal forming parts using a simplified inverse approach. Comput Struct 78: 133-148.

[6] Naceur H, Guo YQ, Batoz JL, Knopf-Lenoir C (2001) Optimization of drawbead restraining forces and drawbead design in sheet metal forming process. Int J Mech Sci 43: 2407-2434.

[7] Kayabasi O, Ekici B (2007) Automated design methodology for automobile side panel die using an effective optimization approach. Mater Design 28: 2665-2672.

[8] Chen L, Yang JC, Zhang LW, Yuan SY (2007) Finite element simulation and model optimization of blankholder gap and shell element type in the stamping of a washing-trough. J Mater Process Tech 182: 637-643.

[9] Azaouzi M, Naceur H, Delameziere A, Batoz JL, Belouettar S (2008) An Heuristic optimization algorithm for the blank shape design of high precision metallic parts obtained by a particular stamping process. Finite Elem Anal Des 842-850.

[10] Khalili Kh, Kahhal P, Efthekhari Shahri E, Khalili MS (2011) Blank optimization in elliptical-shaped sheet metal forming using response surface model coupled by reduced basis technique and finite element analysis. Key Eng Mat 473: 683-690.

[11] Huang Y, Lo ZY, Du R (2006) Minimization of the thickness variation in multi-step sheet metal stamping. J Mater Process Tech 177: 84-86.

[12] Ohata T, Nakamura Y, Katayama T, Nakamachi E (2003) Development of optimum process design system for sheet fabrication using response surface method. J Mater Process Tech 143-144: 667-672.

[13] Hu W, Yao LG, Hua ZZ (2008) Optimization of sheet metal forming processes by adaptive response surface based on intelligent sampling method. J Mater Process Tech 197: 77-88.

[14] Jansson T, Nilsson L (2006) Optimizing sheet metal forming processes – using a design hierarchy and response surface methodology. J Mater Process Tech 178: 218-233.

[15] Jansson T, Andersson A, Nilsson L (2005) Optimization of draw-in for an automotive sheet metal part: an evaluation using surrogate models and response surfaces. J Mater Process Tech 159: 426-434.

[16] Guangyong S, Guangyao L, Zhihui G, Xiangyang C, Xujing Y, Qing L (2010) Multiobjective robust optimization method for drawbead design in sheet metal forming. Mater Design 31: 1917-1929.

[17] Konak A, Coit DW, Smith AE (2006) Multi-objective optimization using genetic algorithms: A tutorial. Reliab Eng Syst Safe 91(9): 992-1007.

[18] Farhang-Mehr A, Azarm S (2002) Entropy-based multi-objective genetic algorithm for design optimization. Struct Multidiscip O 24: 351-361.

[19] Hiroyasu T, Miki M, Kamiura J, Watanabe S, Hiroyasu H (2002) Multi-objective optimization of diesel engine emissions and fuel economy using genetic algorithms and phenomenological model. SAE paper no. 2002-01-2778.

[20] Kasprzak EM, Lewis KE (2001) Pareto analysis in multiobjective optimization using the collinearity theorem and scaling method. Struct Multidiscip O 22: 208-218.

[21] Liu W, Yang Y(2008) Multi-objective optimization of sheet metal forming process using Pareto-based genetic algorithm. J Mater Process Tech 208: 499-506.

[22] Kahhal P, Ahmadi SY, Deilami H (2013) Multi-objective optimization of sheet metal forming die using genetic algorithm coupled with RSM and FEA. J Fail Anal Prev 13(6): 771.

[23] Hosford WF, Caddel RM (2007) Metal Forming Mechanics and Metallurgy. Cambridge University Press, chapter 15, 241-244.

[24] صفری،  م (1388) بررسی تجربی و شبیه سازی اجزای محدود اثر نرخ کرنش بر نمودار حد شکل دهی ورق آلومینیومی 3105. پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد، بابل، دانشگاه مازندران.

[25] ایری، د (1387) اصول پرسکاری و طراحی قالب پرس. ترجمه مسعود رخش خورشید، انتشارات جهان نو.