اهداف آموزش: با مطالعه این مثال کاربردی، نحوه مدل‌سازی فرآیند فورجینگ (Forging) یا آهنگری در آباکوس را خواهید آموخت. در مسیر این آموزش با نحوه تعریف رفتار پلاستیک در آباکوس، تعریف برخورد و تماس در Abaqus، استفاده از تکینک ALE در مش‌بندی آباکوس، و بارگذاری قطعه صلب در آموزش آشنا خواهید شد.
اگر از همراهان ما باشید و پروژه‌های کاربردی نرم‌افزار Abaqus را دنبال کنید متوجه خواهید شد که در حوزه مسائل تغییر شکل، فرآیندهای کشش عمیق در آباکوس و تحلیل نورد ورق در Abaqus را مورد آنالیز قرار داده‌ایم. در این پروژه قصد داریم تا شما را با دنیای فورج یا آهنگری آشنا کنیم. با ما همراه باشید تا تحلیل و شبیه‌سازی فرایند فورج یک ورق با قالب سینوسی در آباکوس را مورد مطالعه قرار دهیم.
فورج چیست؟
فورجینگ (Forging) یا همان آهنگری یک فرآیند شکل‌دهی فلزات توسط نیروی فشاری متمرکز است. آهنگری یکی از قدیمی‌ترین فرآیندهای شکل‌دهی فلزات است.
صورت تمرین شبیه‌سازی و آنالیز فرآیند فورج در آباکوس
قصد داریم استوانه‌ای به شعاع 2 و ارتفاع 1 سانتی‌متر را بوسیله یک قالب سینوسی در فرآیند فورج شکل دهیم. اگر خواص مکانیکی استوانه مطابق جدول زیر باشد، کانتور تنش وارد بر قطعه در این فرآیند را بدست آورید.
◄ حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – مواد (متالورژی) – صنایع
| (Stress (MPa | Plastic Strain |
| 100 | 0.0 |
| 3100 | 10 |
| Density = 7800 Kg/m^3 | |
| Young’s Modulus = 200 GPa | |
| Poisson’s Ratio = 0.3 | |
حل تمرین شبیه‌سازی و تحلیل فرآیند Forging در Abaqus
از آنجایی که فرآیند شکل‌دهی فوق از نقطه‌نظر بارگذاری و هندسه دارای تقارن است، جهت کاهش هزینه‌های حل می‌توانید از مدل تقارن محوری کمک بگیرید. برای ترسیم قالب سینوسی نیز باید مجموعه نقاط یک نمودار سینوسی را وارد کرده و با گزینه‌های موجود در ماژول Part (از جمله Spline) به ایجاد هندسه قالب بپردازید. فراموش نکنید قالب از نوع صلب و استوانه شکل پذیر در نظر گرفته می‌شود. ابعاد هندسی استوانه نیز در صورت سوال قید شده است.
پس از ایجاد مدل هندسی، به ماژول Property رفته و با توجه به صلب بودن قالب، به تعریف ماده و تخصیص سطح مقطع مناسب برای استوانه بپردازید.
در ادامه، سطح مقطعی مناسب، مطابق تصویر زیر ایجاد کرده و به استوانه اختصاص دهید.
سپس، هر دو قطعه را وارد محیط Assembly کرده و بر اساس شکل صورت سؤال، قالب را مماس بر استوانه مونتاژ کنید.
در ادامه به ماژول Step رفته و حلگری از نوع Dynamic, Explicit و با بازه زمانی 0.00038 واحد تعریف کنید.
در بخش مطالب آموزشی سایت، در خصوص تغییر شکل‌های بزرگ و ضرورت استفاده از ابزار ALE Adaptive Mesh با شما عزیزان صحبت کردیم. به شما توصیه می کنیم که حتما به مطالعه مطلب آموزشی مربوطه بپردازید (اینجا: ALE Adaptive Mesh در آباکوس). از آنجایی که فرآیند فورج نیز با تغییر شکل بالا همراه است، از مسیر Other → ALE Adaptive Mesh در منوی اصلی ماژول Step نسبت به اختصاص دادن این نوع از شبکه به استوانه اقدام کنید.
مطابق روند حل در تمامی مسائل شکل دهی، در محیط Interaction به تعریف یک رفتار تماسی بین استوانه و قالب بپردازید.
پس از تکمیل مراحل فوق، به محیط Load رفته و پس از مقید کردن استوانه، قالب را در جهت عمودی با سرعت 20m/s جابجا کنید. فراموش نکنید با توجه به صلب بودن قالب، سرعت باید به نقطه مرجع وارد شود (نحوه تعریف نقطه مرجع یا Reference Point در آباکوس).
در ادامه نیز در محیط Mesh استوانه را شبکه‌بندی کنید و مسئله را برای حل به ماژول Job وارد نمایید. تصاویر زیر نشان‌دهنده (PEEQ (Equivalent Plastic Strain یا همان کرنش پلاستیک معادل؛ استوانه در حین فرآیند فورج است.
برای درک بیشتر و بهتر شما دوستان عزیز انیمیشن فایل سه بعدی تحلیل فرآیند فورج در آباکوس نیز آماده و در سایت قرار داده شد.
سلام مهندس من وقتی در این مثال میخواهم دو قطعه را به هم اسمبل کنم با این ارور مواجه میشم
translation of axisymmetric part instances in the radial direction scales the model
A parts axis of symmetry will be hidden in the assembly if it does not align with the global y axis
ok to continue?
و موج سینوسی از منفی شروع میشه هر کاری هم میکنم با این ارور میده و درست نمیشه
سلام
اگر مطابق نکات ذکر شده پیش رفته باشید مشکلی ایجاد نخواهد شد
مشکل شما در تعریف نقاط هست که میتونید با دقت بیشتر مرتفعش کنید
سلام وقتتون بخیر ممنون از آموزش های خوبتون. من میخوام فورج با قالب بسته را شبیه سازی کنم. قسمت بالایی قالب فورجی که مدنظرمه هندسه اش خیلی پیچیده است و امکان رسمش به صورت دو بعدی یا وایر نیست، اگه مدل سه بعدی اش رو از سالید وارد آباکوس کنم میشه با قالب سه بعدی هم تحلیل را انجام داد؟ مراحلش با این مثال چه فرقی داره؟
سلام
اصولا ما مسئله دو بعدی نداریم و تکنیکهایی مثل تقارن مجوری، تنش صفحه ای و کرنش صفحه ای ساده سازیهایی هستند که ما به قیمت افزایش سرعت حل مسئله انجام میدیم
ولی نکته مهم اینجاست که این ساده سازیها یا تکنیکها (تقارن محوری) تقریبا هیچ اثری روی جواب مسئله نداره و خطایی ایجاد نمیکنه
میتونید مسئله را سه بعدی حل کنید ولی طبیعتا حجم محاسبات و زمان حل افزایش پیدا خواهد کرد