موضوع مقاله: نمودار حد شکل‌دهی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # نمودار حد شکل‌دهی | مقدمه: نمودار حد شکل‌دهی، که به عنوان منحنی حد شکل‌دهی نیز شناخته می‌شود، در شکل‌دادن ورق فلزها برای پیش‌بینی رفتار شکل‌دهی ورق فلز مورد استفاده بکار می‌رود. | ## بخش 1: نمودار حد شکل‌دهی | با این نمودار می‌توان توصیف گرافیکی از آزمایش‌های شکست مواد، مانند آزمایش گنبد پانچ‌شده ارائه داد. به منظور تعیین اینکه آیا یک منطقه معین شکست خورده است یا خیر، یک آزمایش مکانیکی انجام می‌شود. در این آزمایش مکانیکی، با قرار دادن یک علامت دایروی بر روی قطعه کار قبل از تغییر شکل آن، و سپس اندازه‌گیری بیضی ایجاد‌شده از روی این دایره، انجام می‌گیرد. با تکرار این آزمایش مکانیکی برای ایجاد طیفی از حالت‌های تنش، نمودار حد شکل‌پذیری که در آن شکست شروع می‌شود، به شکل یک خط تولید می‌شود. با فرض کرنش مستقل از مسیر، کرنش‌های نسبی به یک مقدار بحرانی می‌رسند که در آن تغییر شکل‌ها رخ می‌دهد. به هر حال نمودار بدست‌آمده ابزاری را برای تعیین اینکه آیا یک فرآیند شکل‌دهی سرد معین منجر به شکست می‌شود یا خیر را فراهم می‌کند. چنین اطلاعاتی در طراحی فرآیندهای شکل‌دهی حیاتی بوده و لذا برای طراحی این فرآیندها برای ورق فلزی ضروری درنظر گرفته می‌شود. از طریق تشکیل نمودارهای حد شکل‌دهی برای طیف وسیعی از آلیاژها، فرآیند شکل‌دهی و رفتار آلیاژ را می‌توان در زمان طراحی فلزکاری توسط مهندس فرآیند در مطابقت داد. تصمیم به‌روز با دردست بودن و استفاده از سیستم اندازه‌گیری کرنش نوری در ترکیب با پردازش داده‌های دیجیتال، منحنی‌های حدی تشکیل شده که در مقایسه با روش کلاسیکی که در بالا توضیح داده شد، با یک روش خودکار و سازنده‌تر به دست می‌آیند. | ## بخش 2: نمودار حد شکل‌دهی | برای کاملاً به‌دست‌آوردن منحنی حد شکل‌دهی، قطعات آزمایشی با هندسه‌های مختلف توسط پانچ (مثلاً با قطر ۱۰۰ میلی‌متر) کشیده می‌شوند تا زمانی که شکست رخ دهد. اصطکاک با یک سیستم پیچیده سه‌گانه که متشکل از فویل‌ها و گریس بین ورق و ابزار است، تقریباً برابر صفر درنظر گرفته می‌شود. با استفاده از یک سیستم اندازه‌گیری کرنش نوری، مسیرهای کرنش فضایی بلافاصله قبل از شکست قطعه آزمایشی مورد استفاده، ارزیابی می‌شوند. با کمک یک روش درون‌یابی برای تغییر کرنش بین ناحیه شدیداً تغییر شکل یافته و ناحیه گردن - حدود این ناحیه با تغییر علامت مشتق دوم توزیع کرنش محاسبه می‌شود - مقادیر کرنش اصلی و فرعی محاسبه می‌شوند. با استفاده از یک مقدار متوسط ​​برای چندین ارزیابی مقطع، و 3 نمونه آزمایشی برای یک هندسه، یک جفت کرنش (یک نقطه در نمودار حد شکل‌دهی) به عنوان حد شکل‌دهی مشخص می‌شود. ماهیت شکست و شکل‌پذیری توسط برخی از نویسندگان ذاتاً غیرقطعی به رسمیت شناخته شده‌است، زیرا ممکن است تغییرات زیادی، حتی در یک کمپین آزمایشی، مشاهده شود. حداقل یک منحنی در محل تلاقی با محور کرنش اصلی یا نزدیک به آن وجود دارد، که محدودیت شکل‌دهی در کرنش صفحه‌ای است. با تعریف شروع گردن‌گیری موضعی (مثلاً زمانی که نیروی غشایی به یک مقدار حداکثر می‌رسد) و فرض قانون سخت‌شدگی مطابق با گفته هالومان (σ = K εn)، می‌توان نشان داد که حد شکل‌دهی نظری مربوط در کرنش صفحه‌ای برابر است با ضریب سختی کرنشی، که همان n است. با مد نظر قراردادن حساسیت به نرخ کرنش مواد، که در فولاد واضح می‌باشد، همراه با ضخامت ورق، می‌توان توضیح داد که محدودیت‌های شکل‌دهی عملی، که با استفاده از روشی که در بالا توضیح داده‌شد، به دست می‌آیند، به طور قابل توجهی بالاتر از حدهای شکل‌دهی نظری قرار دارند. | ## بخش 3: نمودار حد شکل‌دهی | بنابراین پارامترهای اصلی مؤثر بر حدهای شکل‌دهی عبارتند از: ضریب سخت‌شدگی کرنشی، n، ضخامت اولیه ورق استفاده شده، t0، ضریب سخت‌شدگی نرخ کرنش، m، ضریب لنکفورد، r، که ناهمسان‌گردی پلاستیک مواد را تعریف می‌کند، دو اثر بر منحنی محدودیت شکل‌دهی دارد. در سمت چپ هیچ تأثیری وجود ندارد به جز اینکه منحنی به مقادیر بزرگتر گسترش می‌یابد، همچنین در سمت راست افزایش مقادیر r سبب کاهش حدهای شکل‌دهی می‌شود.Koistinen, D. این روش فرض می‌کند که یک باند مایل در قطعه ورق که مورد بررسی قرار می‌گیرد با ضخامتی کمتر وجود دارد که نشان‌دهنده یک ناهمگنی است. مزیت این روش این است که می‌توان از هر مدل مادی استفاده کرد و همچنین محدودیت‌ها را برای شکل‌دهی غیر نسبی نیز به دست آورد. با فرض یک مدل مادی حساس به نرخ کرنش، می‌توان محدودیت‌های شکل‌دهی واقع‌بینانه‌ای به دست آورد که بالاتر از کرنش‌های حدی نظری قرار دارند. در اصل، با این روش محاسباتی، منحنی‌های محدودیت شکل‌دهی صاف برای مواد تولید می‌شوند که تنها یک مقدار آزمایشگاهی برای این مواد موجود است. کاربرد FLCها منحنی‌های محدودیت شکل‌دهی (FLC) به مدت طولانی به عنوان روشی گسترده برای ارزیابی قابلیت شکل‌دهی ورق فلزی مورد استفاده قرار گرفته‌اند و به طور گسترده در طراحی ابزارها از طریق شبیه‌سازی روش اجزاء محدود (FEM) در محیط‌های تولیدی ادغام شده‌اند. FLCها به طور جامع قابلیت شکل‌دهی مواد را با تعریف آستانه‌های بحرانی کرنش ارزیابی می‌کنند، که به مهندسان امکان بهینه‌سازی طراحی ابزار و فرآیند را برای شکل‌دهی موفق و قابل اعتماد هندسه‌های پیچیده می‌دهد. | ## جمع‌بندی | ادغام FLC‌ها با شبیه‌سازی FEM طراحی را متحول کرده است، به طوری که امکان آزمایش و اعتبارسنجی مجازی ابزارها، شناسایی مشکلات بالقوه و اجرای راه‌حل‌ها قبل از تولید را فراهم می‌کند.