شبیه سازی فرایند نورد سرد صفحات نازک و مطالعه‌ی تاثیر ضرایب اصطکاکی بر نیمرخ تنش به کمک نرم افزار ANSYS

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مهرداد وزیری ¹ (عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مرودشت، گروه مکانیک، مرودشت، ایران)
علی بیضایی ² (کارشناس ارشد مکانیک)

تاریخ دریافت : 1394/10/09 تاریخ پذیرش : 1394/10/09 تاریخ انتشار : 1389/10/01

کلید واژه: شبیه سازی, نورد سرد, اصطکاک, اجزا محدود, کرنش صفحه ای, کارسختی, تغییر شکل پلاستیک,

چکیده مقاله :

در این مقاله، فرآیند نورد سرد با در نظر گرفتن شرایط کرنش صفحه-ای و ویژگی‌های مواد به صورت الاستیک _ پلاستیک (Elastic-Plastic) و الاستیک - سخت شوندگی خطی (Elastic-linear work hardening) با کاربرد نرم افزار Ansys ، مورد بررسی قرارگرفته است. بمنظور طراحی غلتک‌ها و ساز و کار نورد و هم‌چنین، شناسایی نواحی بروز عیب، مطالعه‌ی اثر عوامل گوناگون بر نیمرخ‌های تنش از اهمیتی ویژه برخوردار است. لذا، ابتدا به کمک مقایسه‌ی شبیه‌سازی کنونی و نتایج آزمایشگاهی، به بررسی تاثیر عوامل گوناگونی از جمله، اثر نوع شبکه بندی و عامل همگرایی (نیرو، تغییر مکان و ممان) پرداخته می‌شود که در آن، شبیه سازی غلتک به صورت الاستیک و با اعمال شرایط کار سختی انجام شده است. پس از دستیابی به شبیه نهایی که دارای کم‌ترین خطا نسبت به نتایج آزمایشگاهی بوده است، تاثیر تغییر ضرایب اصطکاک بر تنش‌های برشی و نرمال در سطح تماس مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.  

منابع و مأخذ:

1- W. F. Hosford, Metal forming Mechanicsand Metallurgy, 3rd ed., p. 110, Cambridge

University Press, New York 2007.

2- K. L. Johnson and R. H. Bentall, “The onsetof yield in the cold rolling of thin strip”,

Journal of the Mechanics and Physics ofSolids, Vol. 17, pp. 253-264 , 1969.

3- N. A. Fleck and K.L Johnson, “Cold rollingof foil”, Proceedings of the Institution of

Mechanical Engineers, Vol. 206, pp. 119-131,1992.

4- H. R. Le and M. P. F. Sutcliffe, “A robustmodel for rolling of thin strip and foil”,

International Journal of Mechanical SciencesVol. 43, pp. 1405-1419, 2001.

5- W. Y. D. Yuen, A. Dixon and D. N.Nguyen, “The modeling of the mechanics of

deformation in flat rolling”, Journal ofMaterials Processing Technology, Vol. 60, pp.

87-94, 1996.

6- M. Abo-Elkhier, “Elasto-plastic finiteelement modeling of strip cold rolling using

Eulerian fixed mesh technique”, FiniteElements in Analysis and Design, Vol. 27, pp.

323-334, 1997.

7- P. R. Dawson and E. G. Tompson, “Finiteelement analysis of steady state elasto-viscoplastic

flow by the initial stress rate method”,International Journal for Numerical Methods in

Engineering, Vol. 12, pp. 47-57, 1978.

8- G. J. Li and S. Kobayashi, “Rigid-Plasticelement analysis of plane strain rolling”,

J. Eng. Ind., Vol. 104, p. 55, 1982.

9- Y. J. Hwu and J.G. Lenard, “A finitestudy of flat rolling”, Journal of

Engineering Materials and Technology, Vol.110, pp. 22-27, 1988.

10- R. S. Prakash, P.M. Dixit and G. K. Lal,“Steady state plane strain cold rolling of a

strain hardening material”, Journal ofMaterials Processing Technology, Vol. 52, pp.

338-358, 1995.

11- U.S Dixit and P.M Dixit, “Finite elementanalysis of flat rolling with inclusion of

anisotropy”, International Journal ofMechanical Sciences, Vol. 39, pp. 1237-1255,

1997.

12- K. Komori, “Rigid-Plastic finite elementmethod for analysis of three dimensional

rolling”, International Journal of MechanicalSciences, Vol. 40, pp. 479-491, 1998.

13- Z. Y. Jiang and A. K. Tieu, “A simulationof three-dimensional metal rolling processes

by rigid-plastic finite element”, Journal ofMaterials Processing Technology, Vol. 112,

pp. 144-151, 2001.

14- S. Sezek, B. Aksakal, and Y.Can,“Analysis of cold and hot plate rolling using

dual stream functions”, Materials & Design,Vol. 29, pp. 584-596, 2008.

15- Z. Y. Jiang, S.W. Xiong and Q.J. Wang,“Modeling of the effect of friction on cold strip

rolling”, Journal of Materials ProcessingTechnology, Vol. 201, pp. 85-90, 2008.

16- F. A. R. Al-Salehi, T. C. Firbank and P. R.Lancaster, “An Experimental determination for

the roll pressure distributions in cold rolling”,International Journal of Mechanical Sciences,

Vol. 15, pp. 693-700, 1973.