شکل‌دهی با قالب مادگی ورق‌های فلزی با استفاده از انفجار مکرر زیرآب

نوع مقاله : مکانیک ضربه

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه امام حسین(ع)، تهران، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه امام حسین (ع)، تهران، ایران

3 نوینده مسئول: گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین ع، تهران، ایران

4 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

5 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه ایوان‌کی، ایوان‌کی، ایران.

چکیده

در تحقیق حاضر به بررسی تجربی شکل‌دهی با قالب مادگی نمونه ورق‌های فلزی با و بدون استفاده از راهگاه در بخش مرکزی ورق پرداخته‌شده است. جهت اعمال بار به نمونه، از بارگذاری انفجاری مکرر زیرآب بهره گرفته‌شده است به‌طوری‌که در بارگذاری اول میزان جرم ماده منفجره 4 گرم و در بارگذاری‌های بعدی 8 گرم استفاده‌شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان دادند که در فرآیند شکل‌دهی با قالب مادگی با راهگاه، یک برآمدگی یا ناپیوستگی در بخش مرکزی ایجاد می‌گردد که منجر به افزایش 28، 73 و 90 درصدی بیشینه نازک‌شدگی در امتداد شعاعی ورق در بارگذاری‌های دوم، سوم و چهارم در مقایسه با بارگذاری اول شده است. همچنین برای نازک‌شدگی در مرکز در همان وضعیت، افزایش 27 و کاهش 8 و 6 درصدی مشاهده شد که این رفتار غیرمتعارف ناشی از وجود راهگاه بود. در این حالت میزان پرشدگی نمونه 24% حاصل شد. این در حالی است که در فرآیند شکل‌دهی با قالب مادگی بدون راهگاه، میزان پرشدگی، بیشینه نازک‌شدگی و نازک‌شدگی در مرکز به ترتیب به میزان 30% افزایش، 6% افزایش و 10% کاهش یافته است. یکی از نکات حائز اهمیت پایین‌تر بودن مقدار بیشینه نازک‌شدگی در ناحیه خم اولیه در مقایسه با مرکز ورق هنگام استفاده از قالب مادگی بدون راهگاه است که خلاف این نتیجه در قالب مادگی با راهگاه به دست آمد به‌طوری‌که در آن حالت بیشینه نازک شدگی در مرکز از ناحیه خم‌شدگی اولیه بالاتر بود. لذا استفاده از ایده قالب مادگی بدون راهگاه برای شکل‌دهی فلزات تحت بارگذاری انفجاری مکرر زیرآب بسیار کارآمد است.

تازه های تحقیق

  • بررسی تجربی شکل‌دهی با قالب مادگی ورق‌های فلزی با و بدون راهگاه تحت بارگذاری انفجاری مکرر زیرآب
  • پایین‌تر بودن مقدار بیشینه نازک‌شدگی در ناحیه خم اولیه در مقایسه با مرکز ورق هنگام استفاده از قالب مادگی بدون راهگاه

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Female Die Forming of Metallic Plates using Repeated Underwater Explosions

نویسندگان [English]

  • Mohammad Kouzehgaran 1
  • Hossein Khodarahmi 2
  • Milad Sadegh Yazdi 3
  • Mojtaba Ziya-Shamami 4
  • Tohid Mirzababaie Mostofi 5
1 Ph.D. Student, Faculty of Engineering, Imam Hossein University, Tehran, Iran
2 Professor, Faculty of Engineering, Imam Hossein University, Tehran, Iran
3 Corresponding author: Department of Mechanical Engineering, Imam Hossein University, Tehran, Iran
4 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Imam Hossein University
5 Assistant Professor, Faculty of Mechanical Engineering, University of Eyvanekey, Eyvanekey, Iran.
چکیده [English]

In the present research, the experimental investigation of the female die forming of metallic plates with and without the use of venting hole in the central part of the plate has been performed. In order to apply the load to the specimen, repeated underwater explosive loading was used, so that in the 1st loading, the mass of the explosive charge was 4 gr and in the subsequent loadings, 8 grs were used. The results of the research showed that in the process of female die forming with venting hole, a protrusion or discontinuity is created in the central part, which leads to an increase of 28, 73 and 90% of the maximum thinning along the radial length of the plate in the 2nd, 3rd and 4th loadings in comparison to the 1st loading. Also, for the thinning in the center in the same situation, an increase of 27% and a decrease of 8% and 6% were observed, which was an unusual behavior caused by the presence of the venting hole. In this case, the filling rate of the specimen was 24%. This is despite the fact that in the process of female die forming without venting hole, the filling rate, maximum thinning and thinning in the center increased by 30%, increased by 6% and decreased by 10%, respectively. One of the important points is that the maximum amount of thinning in the primary bending region is lower compared to the center of the plate when using female die forming without venting hole, which is the opposite result obtained in the die forming with venting hole, so that in that case, the maximum thinning in the center of the area was higher than the region with initial bending. Therefore, it is very efficient to use the idea of female die forming without venting hole for sheet metal forming under repeated underwater explosive loading.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Die forming
  • Female die
  • Venting hole
  • Repeated explosion
  • Underwater explosion


Smiley face

مراجع

[1] Iyama H, Itoh S. Study on explosive forming using pressure vessel and metal die. InASME Pressure Vessels and Piping Conference. 2007; 42827: 73-78. DOI https://doi.org/10.1115/pvp2007-26398.
[2] Iyama H, Itoh S. Study on explosive forming of aluminum alloy. The International Journal of Multiphysics. 2010;4(4):341-50. DOI https://doi.org/10.1260/1750-9548.4.4.341.
[3] Alipour R, Najarian F. Modeling and investigation of elongation in free explosive forming of aluminum alloy plate. International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering. 2011;5(4):817-20. DOI https://doi.org/10.15372/fgv20220611.
[4] Iyama H, Itoh S. Numerical simulation of eccentric explosive forming using cylindrical pressure vessel. In Pressure Vessels and Piping Conference. 2012; 55034: 33-38, ASME. DOI https://doi.org/10.1115/pvp2012-78284.
[5] Iyama H, Higa Y, Itoh S. Study on the effects of shock wave propagation on explosive forming. In Materials Science Forum. 2014;767: 132-137, Trans Tech Publications Ltd. DOI https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.767.132.
[6] Shiramoto K, Watanabe T, Mizuno A, Iyama H, Fujita M. A method of explosive forming process for making a palm and a back of human hand. In Materials Science Forum. 2014; 767:188-191, Trans Tech Publications Ltd. DOI https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.767.188.
[7] Iyama H, Higa Y, Nishi M, Itoh S. Numerical simulation of explosive forming using detonating fuse. The International Journal of Multiphysics. 2017;11(3):233-44. DOI https://doi.org/10.21152/1750-9548.11.3.233.
[8] De Vuyst T, Kong K, Djordjevic N, Vignjevic R, Campbell JC, Hughes K. Numerical modelling of the effect of using multi-explosives on the explosive forming of steel cones. In Journal of Physics: Conference Series. 2016; 734(3):032074, IOP Publishing. DOI https://doi.org/10.1088/1742-6596/734/3/032074.
[9] Ruan L, Ezaki S, Masahiro F, Shen S, Kawamura Y. Forming of magnesium alloy by underwater shock wave. Journal of Magnesium and Alloys. 2016;4(1):27-9. DOI https://doi.org/10.1016/j.jma.2015.12.003.
[10] Heshmati M, Zamani A J, Mozafari A. Experimental and numerical study of isotropic circular plates' response to underwater explosive loading, created by conic shock tube. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2017;48(2):106-21. DOI https://doi.org/10.1002/mawe.201600578.
[11] Zhang ZF, Wang C, Wang LK, Zhang AM, Silberschmidt VV. Underwater explosion of cylindrical charge near plates: analysis of pressure characteristics and cavitation effects. International Journal of Impact Engineering. 2018;121:91-105. DOI https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2018.06.009.
[12] Nishi M, Sakaguchi H, Tanaka S, Iyama H, Fujita M. Research on explosive forming of magnesium alloy plate using numerical simulation and experimental studies (I). Sci Technol Energetic Mater. 2018;79(5-6):156-9.
[13] Iyama H, Higa Y, Nishi M, Itoh S. Magnesium alloy forming using underwater shock wave by wire electric discharge. The International Journal of Multiphysics. 2019;13(3):269-82. DOI https://doi.org/10.21152/1750-9548.13.3.269.
[14] Nishi M, Sakaguchi H, Tanaka S, Iyama H, Fujita M. Research on explosive forming of magnesium alloy plate using numerical simulation and experimental studies (II). Science and Technology of Energetic Materials. 2021;82(2):39-43.
[15] Nasiri S, Sadegh-Yazdi M, Mousavi SM, Ziya-Shamami M, Mostofi TM. Repeated underwater explosive forming: Experimental investigation and numerical modeling based on coupled Eulerian–Lagrangian approach. Thin-Walled Structures. 2022;172:108860. DOI https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.108860.
[16] Nasiri S, Sadegh-Yazdi M, Mostofi TM, Mousavi SM, Ziya-Shamami M. Optimization of effective parameters in free iron sheet forming process by underwater explosion method. Journal of Aerospace Mechanics. 2022;18(3):87-108. DOR https://dorl.net/dor/20.1001.1.26455323.1401.18.3.7.9.
[17] Ziya-Shamami M, Babaei H, Mostofi TM, Khodarahmi H. Structural response of monolithic and multi-layered circular metallic plates under repeated uniformly distributed impulsive loading: An experimental study. Thin-Walled Structures. 2020;157:107024. DOI https://doi.org/10.1016/j.tws.2020.107024.
[18] Ziya-Shamami M, Babaei H, Mostofi TM, Khodarahmi H. Plastic deformation of similar and dissimilar multi-layered metallic plates with the same areal density subjected to repeated impulsive loading. Journal of Aerospace Mechanics. 18 (1), 137-159. DOR https://dorl.net/dor/20.1001.1.26455323.1401.18.1.9.7.
[19] Rezasefat M, Mostofi TM, Ozbakkaloglu T. Repeated localized impulsive loading on monolithic and multi-layered metallic plates. Thin-Walled Structures. 2019;144:106332. DOI https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.106332.
[20] Behtaj M, Babaei H, Mostofi TM. Repeated uniform blast loading on welded mild steel rectangular plates. Thin-Walled Structures. 2022;178:109523. DOI https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.109523.
[21] Mirzababaie Mostofi T, Babaei H. Plastic deformation of polymeric-coated aluminum plates subjected to gas mixture detonation loading: Part II: Analytical and empirical modelling. Journal of Solid and Fluid Mechanics. 2019;9(2):15-29. DOI https://doi.org/10.22044/JSFM.2019.7816.2778.
[22] Mirzababaie Mostofi T, Sayah Badkhor M, Ghasemi E. Experimental investigation and optimal analysis of the high-velocity forming process of bilayer plates. Journal of Solid and Fluid Mechanics. 2019;9(3):65-80. DOI https://doi.org/10.22044/JSFM.2019.8586.2953.
مکانیک هوافضا
دوره 20، شماره 3 - شماره پیاپی 77
شماره پیاپی 77، فصلنامه پاییز
آذر 1403
صفحه 1-16

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 18 دی 1402
  • تاریخ بازنگری: 07 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش: 16 اسفند 1402
  • تاریخ انتشار: 01 آذر 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار