آنالیز تحلیلی و عددی پارامترهای هندسی و فیزیکی موثر بر روی استحکام اتصالات الکترومغناطیسی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اسلامشهر

چکیده

اتصال قطعات با استفاده از فرایند شکل­دهی الکترومغناطیس یک روش نوین برای مونتاژ قطعات با هدایت الکتریکی بالا می­باشد. در این تحقیق، اثر پارامتر­های هندسی و فیزیکی مهم، از قبیل ولتاژ تخلیه، شعاع و عرض شیارهای مستطیلی در اتصالات اجسام تغییر شکل یافته توسط روش اجزاء محدود و طراحی آزمایش، بررسی شده است. پس از معرفی معادلات حاکم بر الکترومغناطیسی، خروجی این معادلات به شکل فشار توسط نرم­افزار المان محدود بر روی قطعه کار اعمال شده است. در این تحلیل، قطعه­کار به­صورت تقارن محوری مدل شده و به­دلیل نرخ کرنش بالا از مدل کرنش سختی جانسون- کوک برای توصیف رفتار پلاستیک ماده استفاده شده است. سرانجام، نتایج به­دست­آمده با نتایج موجود در مراجع معتبر دیگر مقایسه گردید. این نتایج، نشان می­دهند که با افزایش ولتاژ تخلیه، پرشدگی شیار و سطح تماس بین لوله و ماندرل افزایش یافته و همچنین ایجاد برش جزئی لوله در لبه شیار موجب ایجاد مکانیزم قفلی و افزایش استحکام می­گردد.

کلیدواژه‌ها


Zohoor, M., Ghorbani, B. “Numerical Investigation of Tube Compression Electromagnetic Forming by Finite Element Method and Design of Experiment”, Aerospace Mechanics Journal, Vol. 11, No. 3, pp. 83-90, 2017. (In Persian)
Sedighi, M., Karimi-nemch, H., Khandai, M. “Effect of Sheet Thickness on Magnitude and Distribution of Magnetic Force in Electromagnetic Sheet Metal Forming Process”, Applied mechanics and materials, Vol.110-116, pp.3506-3511, 2012.
Fallahi Arezoodar, A.R., Ebrahimi, H. and Farzin, M. “Numerical and Experimental Investigation of Inward Tube Electromagnetic forming-Electromagnetic Study”, Advanced Materials Research, Vol. 383-390, pp. 6710-6716, 2012.
El-Azab, A., Garnich, M. and Kapoor, A, “Modeling of the Electromagnetic Forming of Sheet Metals: State-of-the-Art and Future Needs”, J. Mat. Proc. Tech., Vol. 142, pp. 744-754, 2003.
Weddeling, C., Woodward, S., Nellesen, J. Psyk, V., Marre, M., Brosius, A., Tekkaya, A. E., Daehn, G. S., Tillmann, W. “Development of design principles for form-fit joints in lightweight frame structures”, 4th International Conference on High Speed Forming, 2010.
Van Wonterghem, M., Vanhulsel, P. “Magnetic Pulse Crimping of Mechanical Joints”, MSc. thesis, Gent University, 2011.
Christian, W., Steven, T., Woodward, M. M., Nellesen, J., Verena Psyk, A., Tekkaya, E., Tillmann, W. “Influence of Groove Characteristics on Strength of Form-fit Joints”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 211, pp. 925–935, 2011.
Park, Y-B., Kim, H-Y., Oh, S-Ik. "Design of Axial/Torque Joint Made by Electromagnetic Forming" , Thin-Walled Structures, Vol. 43, pp. 826–844, 2005.
Siddiqui, M.A. “Numerical Modeling and Simulation of Electromagnetic Forming Process”, PhD thesis, Strasbourg University, 2009.
Bartels, G., Schätzing, W., Scheibe, H.-P., Leone, M. “Comparison of Two Different Simulation Algorithms for the Electromagnetic Tube Compression”, Int J Mater Form, Vol. 2 No. 1, pp. 693–696, 2009.
Perez, I., Aranguren, I., Gonzalez, B. and Eguia1, I. “Electromagnetic Forming: A New Coupling Method", Int J Mater Form, Vol. 2 No. 1, pp. 637–640, 2009.
Haiping, Y.U., Chunfeng, L.I., Jianghua D.E.N.G., "Sequential Coupling Simulation for Electromagnetic–mechanical Tube Compression by Fnite Element Analysis", journal of materials processing technology, Vol. 209, pp. 707–713, 2009.
Bartels, G., Schätzing, W., Scheibe, H.-P., Leone, M.“Models for Electromagnetic Metal Forming”, 3rd International Conference on High Speed Forming, 2008.
Jablonski, J., Wrinkler, R.”Analysis of the electromagnetic forming process”, International Journal of mechanical sciences, Vol. 20, pp. 315–25, 1978.
Johnson, G. R. and Cook, W. H., “A Constitutive Model and Data for Metal Subjected to Large Strains, High Strain Rates and High Temperatures”, The Netherlands Proceeding seventh International Symposium on ballistic, 1983.
Gupta, N.K., Iqbal, M.A., Sekhon, G.S. “Experimental and Numerical Studies on the Behavior of Thin Aluminum Plates Subjected to Impact by Blunt- and Hemispherical-nosed Projectiles", International Journal of Impact Engineering, Vol. 32, pp. 1921–1944, 2006.
Montgomery, D.C, “Design and Analysis of Experiments”.5th Edition, John Wiley & Sons Inc, New York, 2001.
Zohoor, M., Ghorbani, B., Mohammadi Nia, M., Fallahi Arezoodar, A.R., “Simulation and Experimental Study on Inward Aluminum Tube Bead Formation by Using Electromagnetic Forming with taguchi method”, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 1, pp. 129-132, 2016. (in Persian)