بررسی تجربی و بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌های دولایه به کمک الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

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

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

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

4 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

تنظیم دقیق پارامترهای فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌های دولایه برای تولید محصول سالم و مطابق با مشخصات طراحی لازم و ضروری است. متأسفانه روابط دقیق و مشخصی برای تعیین پارامترهای این فرآیند وجود ندارد و پارامترهای این فرآیند از طریق سعی‌وخطا و بر اساس تجربه‌ی مهندسین تولید، تعیین می‌شود. بنابراین در این مقاله یک روش ترکیبی از المان محدود و الگوریتم ‌بهینه‌سازی ازدحام ذرات برای تعیین پارامترهای فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌های دولایه پیشنهاد شده است. برای این کار، ابتدا فرآیند هیدروفرمینگ به صورت المان محدود، مدل‌سازی و صحت این مدل‌سازی با داده‌های تجربی تأیید شده است. سپس از ادغام مدل المان محدود و الگوریتم بهینه‌سازی جهت تعیین دقیق پارامترهای فرآیند استفاده شده است. در تعیین پارامترهای فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌های دولایه، دو قید عدم تجاوز تغییرات ضخامت (نازک‌شدگی و ضخیم‌شدگی) از حد مجاز تعیین شده و عدم تجاوز تنش ایجاد شده در لوله‌ها از تنش نهایی مواد در نظر گرفته شده است. همچنین مطابقت محصول تولید شده با مشخصات طراحی نیز به عنوان تابع هدف الگوریتم بهینه‌سازی تعیین شده است. در این مقاله پارامترهای اصلی فرآیند هیدروفرمینگ دولایه، یعنی مسیر بارگذاری فشار و پیشروی بهینه شده است. همچنین جنس لوله خارجی و داخلی به ترتیب آلومینیوم و مس می‌باشد. برای ادغام مدل المان محدود و الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات از نرم‌افزار آباکوس و زبان برنامه‌نویسی پایتون استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Mirzaali M, Seyedkashi SMH, Liaghat GH, Moslemi Naeini H, Shojaee K, Moon YH (2012) Application of simulated annealing method to pressure and force loading optimization in tube hydroforming process. Int J Mech Sci 55(1): 78-84.

[2]  Aydemir A, de Vree JHP, Brekelmans WAM, Geers MGD, Sillekens WH, Werkhoven RJ (2005) An adaptive simulation approach designed for tube hydroforming processes. J Mater Process Technol 159(3): 303-310.

[3]  Hartl C (2005) Research and advances in fundamentals and industrial applications of hydroforming. J Mater Process Technol 167(2-3): 383-392.

[4]  Seyedkashi SH, Panahizadeh V, Xu H, Kim S, Moon YH (2013) Process analysis of two-layered tube hydroforming with analytical and experimental verification. J Mech Sci Technol 27(1): 169-175.

[5]  Liu F, Zheng J, Xu P, Xu M, Zhu G (2004) Forming mechanism of double-layered tubes by internal hydraulic expansion. Int J Pres Ves Pip 81(7): 625-633.

[6]  Islam M, Olabi A, Hashmi M (2006) Feasibility of multi-layered tubular components forming by hydroforming and finite element simulation. J Mater Process Technol 174(1): 394-398.

[7]  Payganeh G, Shahbazi J, Malekzadeh K (2013) Finite element comparison of single, bi-layered and three-layered tube hydroforming processes. Jcarme 2(2): 69-80.

[8]  Alaswad A, Olabi A, Benyounis K (2011) Integration of finite element analysis and design of experiments to analyse the geometrical factors in bi-layered tube hydroforming. Mater Des 32(2): 838-850.

[9]  Seyedkashi S, Liaghat GH, Naeini HM, Mahdavian S, Hoseinpour Gollo M (2009) Numerical and experimental study of two-layered tube forming by hydroforming process. Proc Trans Tech Publ 102-107.

[10] Hoseinipour SJ, Kargar Pishbijari H, Shahbazi Karami J (2016) Experimental Comparison of the Formability of Single-layer Aluminium Tubes and two-layer Copper-Aluminium Tubes in the Hot Gas Blow Forming Prosess. SME 2(2): 36-46.

[11] Abedrabbo N, Worswick M, Mayer R, van Riemsdijk I (2009) Optimization methods for the tube hydroforming process applied to advanced high-strength steels with experimental verification. J Mater Process Technol 209(1): 110-123.

[12] Intarakumthornchai T, Aue-U-Lan Y, Kesvarakul R, Jirathearanat S (2015) Feasible pressure and axial feed path determination for fuel filler tube hydroforming by genetic algorithm. P I Mech Eng B-J Eng 229(4): 623-630.

[13] Teng B, Li K, Yuan S (2013) Optimization of loading path in hydroforming T-shape using fuzzy control algorithm. Int J Adv Manuf Tech 69(5-8): 1079-1086.

[14] Mirzaali M, Liaghat GH, Naeini HM, Seyedkashi SMH, Shojaee K (2011) Optimization of Tube Hydroforming Process Using Simulated Annealing Algorithm. Procedia Eng 10(0): 3012-3019.

[15] Yong Z, Chan LC, Chunguang W, Pei W (2009) Optimization for Loading Paths of Tube Hydroforming Using a Hybrid Method. Mater Manuf Process 24(6): 700-708.

[16] Huang T, Song X, Liu X (2016) The multi-objective robust optimization of the loading path in the T-shape tube hydroforming based on dual response surface model. Int J Adv Manuf Tech 82(9):1595-1605.

[17] Ge Yl, Li Xx, Lang Lh, Ruan Sw (2017) Optimized design of tube hydroforming loading path using multi-objective differential evolution. Int J Adv Manuf Tech 88(1): 837-846.

[18] Clerc M (2010) Particle swarm optimization. John Wiley & Sons.

[19] Rao SS, Rao S (2009) Engineering optimization: theory and practice. John Wiley & Sons.

[20] Clerc M, Kennedy J (2002) The particle swarm-explosion, stability, and convergence in a multidimensional complex space. IEEE Trans Evolut Comput 6(1): 58-73.

[21] Aue-U-Lan YY, Ngaile GG, Altan TT (2004) Optimizing tube hydroforming using process simulation and experimental verification. J Mater Process Technol 146(1): 137-143.

[22] Socha K, Dorigo M (2008) Ant colony optimization for continuous domains. Eur J Oper Res 185(3): 1155-1173.