Phụ lục luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số SPIF tạo hình kim loại

PHỤ LỤC PHỤLỤCA : NGHIÊN CỨU ANH HUGNG CUA CÁC THONG SO CÔNG NGHỆ ĐÉN KHẢ NĂNG TẠO HÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỐ 120 A.I Cơ sở nghiên cứu mô phỏng. - --- --- -- + + kg ng ni, 120 A.1 Cơ sở lý thuyết biến dạng đẻo .2 Giới thiệu phương pháp phan tử hữu hạn và phan mềm ABAQUS.2 Quy trình mô phỏng số SPIF bằng phan mềm ABAQUS.1 Mục đích và yêu cầu.2 Quy trình khảo sát biến dạng dẻo bằng ABAQUS trong SPIF. 138 PHU LUC B: NGHIÊN CUU TẠO HÌNH SPIF BẰNG PHƯƠNG PHAP THUC NGHIỆM .I Cơ sở nghiên cứu.1 Qui hoạch thực nghiỆm.2 Các phương pháp quy hoạch thực nghiệm.3 Thiết bị tạo hình SPIF và dụng cụ tạo hình.4 Phan mềm CAD-CAM và quỹ đạo cho dụng cụ tạo hình.5 Lập mô hình CAD-CAM và xuất chương trình tạo hình mẫu SPIF bằng phần 0191080815)013415151500ã2077.6 Thực nghiệm tạo hình SPIF trên máy chuyên dùng.7 Do các thông số khảo sát.8 Thực nghiệm sơ bộ dé chọn số lần lặp đối với nhôm A 1050-H14.2 Quy trình xác định mối quan hệ giữa các thông số công nghệ với kha năng tạo hình, độ nhám bề mặt, lượng phục hồi và năng suất tạo hình bằng phương pháp thực B.2 Quy trình khảo sát biến dạng dẻo bằng phương pháp thực nghiệm trong ¬ —. 186 PHU LUC C: TOI UU HÓA KHẢ NĂNG TẠO HÌNH, LƯỢNG PHUC HOI, ĐỘ NHÁM BE MAT VA NĂNG SUÁT TẠO HÌNH CHO CAC VAT LIEU TIÊU BIÊU.1 Mục đích và yêu cầu.2 Quytrình Tối ưu hóa các thông số công nghệ theo hàm mục tiêu trong SPIF 195 C.3 Tối ưu hóa các thông số công nghệ theo hàm mục tiêu.4 Thiết lập chế độ gia công tối ưu theo khả năng tạo hình.---- 196 PHULUCD : MÃ CHƯƠNG TRÌNH NGUON PHAN MEM TRA CỨU CHE ĐỘ TẠO HÌNH TAM BANG CÔNG NGHỆ SPIF PHU LUC E: SO TAY TRA CỨU CHE ĐỘ TẠO HÌNH TÁM BẰNG CÔNG NGHỆ SPIF PHỤ LỤC A : NGHIÊN CỨU ANH HUONG CUA CAC THONG SO CÔNG NGHỆ DEN KHẢ NĂNG TAO HÌNH BANG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SÓ A.I Cơ sở nghiên cứu mô phỏng A.1 Cơ sở ly thuyết biễn dạng dẻo A.1 Biến dạng dẻo Biến dang dẻo là một quá trình biến dạng không thuận nghịch do đó định luật HOOKE không còn đúng như đối với miền đàn hồi nữa (hình A 1.

Biến dạng déo cần phải được nghiên cứu trong bài toán SPIF vì tạo hình sản phẩm từ tam phang luôn là một quá trình biến dạng dẻo phức tạp có cả hiện tượng hồi phục sau tạo hình do tính chất đàn đẻo của hau hết các vật liệu. Van dé cần được nghiên cứu ở đây là xác định ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đầu vào như đường kính dụng cụ D, vận tốc di chuyên dung cụ Vy, bước xuống dụng cu A;. dé đạt được khả năng biến dạng (góc a) lớn nhất, lượng phục hồi bé nhất mà không phá hủy vật liệu tạo hình. Do đó, cần xác định mối quan hệ giữa các thông số tạo hình dé đạt được các yêu cầu kỹ thuật cho trước của sản phẩm tam.

o Ø o Ø om om | £ | £ £ £ + Ỷ (a) Rigid ideal plastic (b) Ideal plastic material (¢) Piecewise linear (stain- (c) Piecewise linear (strain- material. with elastic region. hardening) material: Hình Al1.1: Ung suat va bién dang của vật liệu và các mô hình biến dạng dẻo A.2 Quan hệ giữa ứng suất và biến dang trong bài toán dẻo của tắm mỏng Công thức Ludwik vẫn là công thức được nhiều nhà khoa học tin cậy, xuất hiện trên nhiều tài liệu đẻo và các phần mềm ứng dụng nhất. Phương trình Hollomon là phương trình Ludwik có kế thêm ứng suất sinh ra do hiện tượng đàn hồi: 120 o=oy + Ke? oy : gidi han chay, K: hé số vật liệu, n: số mũ anh hưởng.

Trong thực tế, để dễ dàng ứng dụng với các lý thuyết phần tử hữu hạn vốn đã được xây dựng trên miền đàn hồi theo định luật HOOKE, người ta chia đường cong déo thành nhiều đoạn nhỏ mà mỗi đoạn xem như đường thăng có giá trị ứng suất và biến dang tương ứng được lập thành một bang dit liệu (tabular), bang này được người sử dụng nạp vào phan mềm ABAQUS, tùy vùng biến dang mà ABAQUS sẽ dùng giá trị đữ liệu cho phù hợp: Tuyến tính hóa phan đoạn.2 Giới thiệu phương pháp phan tử hữu han va phần mềm ABAQUS A.1 Phương pháp phan tử hữu hạn và các phan mêm hỗ trợ Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp phan tử hữu hạn (PPPTHH) là phương pháp số dé giải các bài toán co học trong môi trường liên tục trong đó các yếu tố cơ học như chuyển vị, biến dạng, ứng suất, nhiệt độ, lưu lượng dòng chảy, lượng mưa. được mô tả bởi các phương trình vi phân riêng phân cùng với các điêu kiện biên cụ thê. Cơ sở của phương pháp này là rời rạc hóa các miền liên tục phức tạp của bài toán. Các miễn liên tục lớn được chia thành nhiều miền nhỏ của từng phần tử.

Các phần tử này được liên kết với nhau tại các điểm nút. Trên phần tử này, dạng biến phân tương đương với bài toán được giải xấp xi dựa trên các hàm xấp xi trên từng phan tử, thoả mãn điều kiện trên biên cùng với sự cân bằng và liên tục giữa các phần tử. Trong PPPTHH, miền xác định V của tắm được chia thành một số hữu hạn các miền con, gọi là phần tử. Các miền này liên kết với nhau tại các điểm định trước trên biên của phần tử được gọi là nút.

PPPTHH không tìm dạng xấp xi của hàm trên toàn miền xác định V của nó mà chỉ tìm trong những miền con V‹ của từng phan tử thuộc miền xác định của ham.2 Điểm qua một số phan mém PPPTHH hiện có trên thị trường a. SAP 121 Phần mềm này có xuất xứ từ một đề tài nghiên cứu khoa học của giáo sư Edward L. Wilson, trường đại học Berkeley, California, USA về lĩnh vực PPPTHH và ứng dụng trên máy tính điện tử. Năm 1970, giáo sư cùng các cộng sự chính thức cho ra đời phiên bản đầu tiên của SAP.

Trong những năm tiếp theo, những nghiên cứu và phát triển sâu hơn về phương pháp phần tử hữu hạn và các phương pháp tính toán số đã tạo điều kiện cho các phiên bản tiếp theo của SAP ra đời: SOLIDSAP, SAP3, SAP IV, SAP80, SAP90. Cho đến nay bộ SAP2000 đã được công bố va được đón nhận với nhiều công cụ mạnh, là chương trình chạy hoàn toàn trên môi trường Windows. SAP2000 có khả năng tính toán mạnh, hỗ trợ nhiều loại kết cấu làm việc ở nhiều trạng thái khác nhau chịu tác động của nhiều loại tải trọng. FEAP FEAP (Finite Element Application Program) là một phần mềm phân tích phần tử hữu hạn, chương trình này đượcO.

Taylor thuộc bộ môn Cơ học Vật liệu, khoa xây dựng và môi trường, đại học Berkeley, California. USA, thiết kế để nghiên cứu và sử dụng trong giáo dục trong giai đoạn ban đầu vì vậy không thể ứng dụng để giải các bài toán phức tạp, cần khối lượng phân tích lớn được. RDM RDM là san phẩm dùng học SBVL của Viện Kỹ thuật Le Mans, Pháp (Institut Universitaire de Technologie du Mans). Phần mềm nay chỉ dành phục vụ cho sinh viên tại các trường đại học để giải các bài toán SBVL trong miền đàn hồi.

Xuất hiện ở ĐHBK khoảng 1995 và ít được dùng dé ứng dụng cho các công trình tính toán voi khối lượng lớn và giới hạn trong miền đàn hồi, phù hợp với các bài toán sức bền vat liệu. Do đó, RDM không được dùng để phân tích các biến dạng và ứng suất trong miền dẻo như SPIF. ANSYS 122 Ansys là một trong những phền mềm PPPTHH thương mại khá nồi tiếng trong tính toán kết cấu, động học, nhiệt học. hay hỗ trợ tính toán động đất rất tốt.

Với những tính năng nồi bật như vậy Ansys đã được sử dụng trong nhiều ngành kỹ thuật hiện nay. Tuy nhiên, ANSYS không thích hợp dé phân tích các bài toán biến dạng dẻo với số lượng nút lớn nên không được chọn đề ứng dụng phân tích các bài toán SPIF. Phần mềm ABAQUS và khả năng ứng dụng cho nghiên cứu SPIF Phần mềm ABAQUS [38] là phần mềm tổng quát do công ty Pháp Dassault Systemes thiết kế cho các ứng dụng PPPTHH trong kỹ nghệ, xây dựng, kiến trúc, địa chất mạnh trên thé giới hiện nay, có khả năng mô phỏng được nhiều bài toán phức tạp cho các ngành kỹ thuật, cơ khí chế tạo. ABAQUS, Inc, cung cap hỗ trợ kỹ thuật (đối với các van dé tạo ra một mô hình hoặc thực hiện một phân tích) và hỗ trợ hệ thống (đề cài đặt, cấp phép và các vấn đề liên quan đến phần cứng) thông qua một mạng lưới các cơ quan hỗ trợ địa phương.

ABAQUS hé trợ trực tuyến (AOSS) có một cơ sở dit liệu kiến thức ứng dụng ABAQUS. Những câu trả lời ABAQUS là những giải pháp hoặc hướng dẫn về cách sử dụng ABAQUS. Người dùng cũng có thé gửi yêu cầu mới dé được hỗ trợ từ AOSS. Đặc điểm và môi trường trong ABAQUS: ABAQUS cung cấp cho người sử dụng nhiều môi trường phong phú va tiện dụng: CAE (Complete ABAQUS Environment): Môi trường ABAQUS toàn diện cho phép người dùng xây dựng mô hình kết cau, chọn vật liệu với một co sở dit liệu phong phú, tạo lưới kết cấu, đệ trình kết cau cho phân đoạn phân tích và cho ra kết quả.

Có thé nói CAE là môi trường toàn diện giúp người mới làm quen với bài toán phân tích kết cầu cơ bản. EXPLICIT: Môi trường ABAQUS tường minh cho phép mô tả các cấu trúc tương đối phức tạp và trình bày kết quả phân tích một cách rõ ràng và cho phép xuất kết quả ra nhiều dạng khác nhau. 123 VIEWER: Môi trường trình bày kết quả phân tích kết câu dưới nhiều dang khác nhau như đồ thị 2D, 3D. Màu sắc được dùng hiệu quả dé thé hiện giá trị chuyền vị, ứng suất, biến dang, trường nhiệt độ hay bất kỳ các yếu tố cơ học thay đôi một cách phong phú.

Đồng thời cho phép xuất kết quả ra các thiết bị ngoại vi như máy in, máy vẽ, tập tin kết quả. SIMULIA: Cho phép giả lập, mô phỏng quá trình công nghệ hay thí nghiệm trong cùng điều kiện biên, quá trình thay đôi nhiệt độ, gia nhiệt khi tạo hình hay các môi trường tương tự khác như thời tiết, khí tượng, thủy triều. Đây là một quá trình động và đòi hỏi máy tính phải có dung lượng lớn và thời gian thực thi dai. PYTHON: Ngôn ngữ được ABAQUS chọn như một phương tiện cho phép viết chương trình giả lập trong môi trường SIMULIA nhằm mô tả các yêu tổ chuyền động, biến đổi trang thái biến dang, ứng suất và ứng xử của vật liệu ở trạng thái động.