مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه فرایند شکل‌دهی الکتروهیدرولیکی با استفاده از مشاهدات تجربی و شبیه‌سازی عددی به روش لاگرانژی- اویلری انتخابی

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی
2 دانشجوی دکترای دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
شکل‌دهی الکتروهیدرولیکی یک فرایند شکل‌دهی ورق فلزی با سرعت بالا می‌باشد که در آن دو (یا تعداد بیشتر) الکترود در محفظه‌ای پر از آب قرار دارند و تخلیه الکتریکی ولتاژ بالا بین آنها، فشار بالائی جهت شکل‌دادن ورق ایجاد می‌کند. در این تحقیق جهت بررسی اثر پارامترهای مختلف (از جمله انرژی تخلیه، فاصله الکترودها از ورق و فاصله الکترودها از هم) بر روی عمق کشش حداکثر و (بطور ضمنی) فشار بیشینه موج شوک، آزمایش‌های تجربی گسترده‌ای انجام شد. شکل‌دهی الکتروهیدرولیکی یک پدیده پیچیده می‌باشد و آزمایش‌های تجربی به تنهائی برای درک مناسب این فرایند، کافی نیست. برای توضیح جنبه‌های مختلف این موضوع از کوپل فرمولاسیون لاگرانژی- اویلری انتخابی با الگوریتم اندرکنش سیال و سازه که در نرم‌افزار ال‌اس‌داینا در دسترس است جهت شبیه‌سازی عددی آن استفاده شده است. جهت مدل کردن اثر تخلیه الکتریکی دو رویکرد متفاوت مورد استفاده قرار گرفته است: جرم معادل ماده منفجره و تزریق انرژی. در رویکرد نخست، به‏‏لیل شباهت پدیده انفجار و تخلیه الکتریکی در آب، انرژی تخلیه الکتریکی به جرم معادل از ماده منفجره تی‌ان‌تی تبدیل شده است. در رویکرد دوم، فاصله بین الکترودها با یک کانال پلاسما جایگزین و انرژی تخلیه الکتریکی در یک زمان کوتاه درون آن ترزیق شده است که همین امر منجر به انبساط کانال و ایجاد موج شوک به سمت قطعه‌کار گردید. در نهایت، تطابق خوبی میان نتایج تجربی و شبیه‌سازی حاصل گردید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Study of electrohydraulic forming process by using experimental observations and numerical simulation with ALE method

نویسندگان English

Mehdi Zohoor 1
Seyed Meysam Mousavi 2
Amin Ashrafi Tafreshi 2
1 University Faculty Member KNT University of Technology
چکیده English

Electrohydraulic forming (EHF) is a high velocity sheet metal forming process in which two or more electrodes are positioned in a water filled chamber and a high-voltage discharge between the electrodes generates a high-pressure to form the sheet. In this study extensive experimental tests were carried out to investigate the effect of different parameters (such as discharge energy, stand off distance and electrodes gap) on the maximum drawing depth and implicit on shock wave maximal pressure in electrohydraulic free forming. EHF is a complex phenomenon and experimental work alone is not sufficient to properly understand this process. To explain different aspects of the problem, Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) formulations coupled with fluid–structure interaction (FSI) algorithms that are available in the advanced finite element code LS-DYNA were used to the numerical simulation. In order to model the effect of the electrical discharge, two different approaches were implemented; explosive equivalent mass and energy leak. In the first approach, According to the similarity between explosion and electrical discharge in the water, electrical discharge energy was converted to equivalent TNT mass. In the second approach electrodes gap is replaced by a plasma channel and electrical discharge energy was leaked to it in a short amount of time which makes the channel expand and generate shock waves propagating toward the workpiece .Finally, it was found a good correlation between the experimental and simulation results.

کلیدواژه‌ها English

High velocity forming
Electrohydraulic process
Numerical simulation
Arbitrary Lagrangian Eulerian