………………………………………………………………..ح
فهرست جداول ……………………………………………………………………………………..م
علائم اختصاری …………………………………………………………………………………….ن
1- پيشگفتار 1
1-1- مقدمه 2
1-2- تعاریف و پارامترهای خمكاري 4
1-3- روش هاي خمكاري لوله 6
1-3-1- خمكاري فشاري 6
1-3-2- خمکاری کششی 11
1-3-3- خمكاري فشاري با بازوي متحرك 13
1-3-4- خمكاري پرسي 14
1-3-5- خمكاري غلتکی 15
1-4- عيوب خمكاري لوله 17
1-4-1- برگشت فنري 18
1-4-2- چين خوردگي 18
1-4-3- خرابي سطح مقطع لوله 19
1-4-4- تغييرات ضخامت 21
1-4-5- پارگي 21
1-5- مروري بر كارهاي انجام شده 22
1-6- تعریف و اهداف پايان‌نامه 34
1-7- بخش‌بندي پايان‌نامه 35
2- سيستم‌هاي هوشمند (شبكه‌هاي عصبي و الگوريتم ژنتيك) 37
2-1- مقدمه اي بر شبكه‌هاي عصبي مصنوعي 38
2-1-1- مدل رياضي نرون 39
2-1-2- تابع تبديل يا تابع محركه 42
2-1-3- ساختار شبکه 44
2-1-3-1- شبکه های چند لایه 45
2-1-4- يادگيري 47
2-1-4-1- انواع یادگیری 47
2-1-4-2- شبكه آدالاين 48
2-1-4-3- قانون يادگيري ويدرو-هوف يا LMS 49
2-1-4-4- قانون یادگیری پرسپترون 49
2-1-4-5- قانون یادگیری گرادیان کاهشي 50
2-1-5- الگوريتم پس انتشار 51
2-1-5-1- اصول الگوريتم پس انتشار خطا 52
2-1-5-2- الگوريتم لونبرگ 53
2-2- مقدمه‌اي بر الگوريتم ژنتيك 54
2-2-1- ساختار الگوريتم ژنتيك 55
2-2-2- كدگذاري 58
2-2-2-1- كدگذاري دو دويي 59
2-2-2-2- كدگذاري جايگشتي 59
2-2-2-3- كدگذاري مقداري 60
2-2-3- انتخاب 60
2-2-3-1- روش چرخ گردان 61
2-2-3-2- روش رتبه بندي 62
2-2-3-3- روش مسابقه اي 63
2-2-3-4- نخبه گزيني 63
2-2-4- توليد مثل 64
2-2-4-1- تقاطع تك نقطهاي 64
2-2-4-2- تقاطع دو نقطهاي 65
2-2-4-3- تقاطع چند نقطهاي 66
2-2-4-4- تقاطع يكنواخت 66
2-2-5- جهش 67
2-2-5-1- وارون كردن 67
2-2-5-2- تبادل 68
2-2-5-3- معكوس كردن 68
2-2-6- تابع هدف و تابع برازندگي 69
2-2-7- پارامترهاي الگوريتم ژنتيك 70
2-2-8- تفاوت الگوريتم ژنتيك با ديگر روشهاي جستجو 73
3- مدلسازی فرآيند به کمک نرم‌افزار المان محدود 75
3-1- مقدمه 76
3-2- تحلیل المان محدود خمکاری فشاری لوله 77
3-2-1- مقدمه. 77
3-2-2- مدلسازی هندسی 77
3-2-3- تعریف خواص مکانیکی 79
3-2-4- مراحل تحلیل المان محدود خمکاری فشاری لوله 86
3-2-5- شرایط تماسی و اصطکاک 86
3-2-6- قیود و بارگذاری 87
3-2-7- شبکه‌بندی اجزای مدل شده 88
4- آزمایش‌ها و کارهای تجربی 90
4-1- مقدمه 91
4-2- تست کشش لوله 91
4-3- تست کشش الاستومر 96
4-4- ساخت قالب 100
4-5- تست خم لوله 101
5- ارائه نتایج و بحث 108
5-1- مقدمه 109
5-2- مقایسه نتایج شبیه‌سازی عددی و تجربی 110
5-2-1- نیروی‌های شکل‌دهی 110
5-2-2- توزیع ضخامت و کرنش‌ها 112
5-2-3- شکل لوله خم 119
5-3- بررسی اثر پارامترهای فرایند بر توزیع ضخامت در شعاع خارجی خم 121
5-4- طراحی آزمایش 124
5-4-1- بررسی میزان تاثیر پارامترها بر روی خروجی 125
5-5- ویژگی‌های شبکه عصبی استفاده شده 131
5-5-1- ویژگی‌های شبکه عصبی آموزش داده شده برای خم لوله برنجی 133
5-5-2- ویژگی‌های شبکه عصبی آموزش داده شده برای خم لوله فولادی 140
5-6- ویژگی‌های الگوریتم ژنتیک به کار گرفته شده 146
5-6-1- بهینه‌سازی خم لوله برنجی 148
5-6-2- بهینه‌سازی خم لوله فولادی 150
5-6-3- مقایسه نتایج بهینه‌سازی 152
6- نتیجه‌گیری و پیشنهادات 155
6-1- نتیجه‌گیری 156
6-2- پیشنهادها برای ادامه کار 157
7- مراجع 159
8- پیوست‌ها 164
فهرست اشکال
عنوان شماره صفحه
شکل (1 1): چند نمونه از کاربردهای قطعات خم لوله 2
شکل (1 2): پارامترهای رايج در خمكاري لوله 4
شکل (1 3): شماتيك فرایند خمكاري فشاری [7] 10
شکل (1 4): شماتيك فرایند خمكاري كششي a)قبل از خمكاري b) بعد از خمكاري. 12
شکل (1 5): شماتيك فرایند خمكاري فشاري با بازوي متحرك a) قبل از خمكاري b) بعد از خمكاري. 14
شکل (1 6): شماتيك فرایند خمكاري پرسي a) قبل از خمكاري b)بعد از خمكاري. 16
شکل (1 7): شماتيك فرایند خمكاري غلتكي با سه غلتك. 17
شکل (1 8): برگشت فنري 19
شکل (1 9): چين‌خوردگي در لوله در شعاع داخلي خم [9] 19
شکل (1 10): خرابي سطح مقطع لوله بر اثر خمكاري (تخت شدن شدن در شعاع بيروني و بيضي شدن) 20
شکل (1 11): تغييرات ضخامت لوله در خمكاري 21
شکل (2 1): مقايسه بين سلول عصبي طبيعي و مصنوعي 39
شکل (2 2): نمايش مدل يك نرون مصنوعي ساده 40
شکل (2 3): يك نرون با بردار ورودي p 41
شکل (2 4): شبكه عصبي تك لايه با S نرون 44
شکل (2 5): نمايش فرم ساده شده يك شبكه عصبي تك لايه با S نرون و R ورودي 45
شکل (2 6): شبكه عصبي سه لايه 46
شکل (2 7): نمايش فرم ساده يك شبكه عصبي سه لايه 47
شکل (2 8): شبكه آدالاين 48
شکل (2 9): نمايش ژن‌ها در يك كروموزوم 56
شکل (2 10): فلوچارت الگوريتم ژنتيك 56
شکل (2 11): كدگذاري باينري 59
شکل (2 12): كدگذاري جايگشتي 60
شکل (2 13): كدگذاري مقداري 60
شکل (2 14): نحوه انجام انتخاب 61
شکل (2 15): روش انتخاب چرخ گردان 62
شکل (2 16): تقاطع تكنقطهاي 65
شکل (2 17): تقاطع دونقطهاي 65
شکل (2 18): تقاطع يكنواخت 67
شکل (2 19): جهش flipping 68
شکل (2 20): جهش به روش تبادل 68
شکل (2 21): جهش به روش عكس كردن 69
شکل (2 22): نقاط بهينه محلي و کلي در يک فضاي طراحي 72
شکل (3 1): هندسه مدل شده جهت تحليل المان محدود فرايند خمكاري 78
شکل (3 2): نمودار تنش حقیقی-کرنش حقیقی در ناحیه پلاستیک 81
شکل (3 3): خطای نسبی سه مدل انرژی کرنشی مونی-ریولین، نئوهوکی و یئو 85
شکل (3 4): شبکه‌بندی مندرل، لوله، قالب و راهنمای لوله 89
شکل (4 1): ابعاد مغزيهاي فلزي و موقعيت قرارگيري آن 92
شکل (4 2): مغزيهاي فلزي استفاده شده براي تست كشش لوله 92
شکل (4 3): (a) لوله برنجي قبل از كشش (b) گلويي كردن و شكست لوله برنجي بعد از كشش 93
شکل (4 4): گلويي كردن و شكستن نمونه فولادي 94
شکل (4 5): نمودار تنش-كرنش مهندسي و حقيقي براي برنج 95
شکل (4 6): نمودار تنش-كرنش مهندسي و حقيقي براي فولاد SS 304 95
شکل (4 7): ابعاد نمونه استاندارد برای تست کشش مطابق ASTM D412 (Die C) 96
شکل (4 8): قالب استاندارد برای برش نمونههای دمبل شکل 97
شکل (4 9): (a) دستگاه تست كشش لاستيك، (b) نمونه بعد از افزايش طول 200 درصد 98
شکل (4 10): نتايج تست كشش سه نمونه پلي يورتان با سختي 80 شور A با سرعت 500 ميلي متر بر دقيقه 98
شکل (4 11): نمودار تنش اسمي-كرنش اسمي نمونههاي كشش و متوسط آن ها 99
شکل (4 12): اجزای قالب خمکاری فشاری 100
شکل (4 13): مقایسه تاثیر مندرل بر روی تغییر شکل لوله، (a) خمکاری با مندرل چند تکه ، (b) خمکاری با مندرل یکپارچه نرم 102
شکل (4 14): اندازه‌گیری حداکثر ارتفاع چین‌خوردگی در محل خم 103
شکل (4 15): اثر فشار بر چین‌خوردگی لوله برنجی، (a) فشار 3.8، (b) فشار 24.7 مگاپاسکال 104
شکل (4 16): اثر فشار بر چین‌خوردگی لوله فولادی، (a) فشار 24.7 مگاپاسکال، (b) فشار 39.3 مگاپاسکال 104
شکل (4 17): نمونه‌ای از قطعات خم شده در قالب خم فشاری 105
شکل (4 18): لوله اچ شده با دایره‌های به قطر 5 میلی‌متر 106
شکل (4 19): انواع حالت‌های ممکن برای تغییر شکل شبکه دایره‌ای، (a) کشش تک محوری، (b) کرنش صفحه‌ای، (c) کشش دو محوری 106
شکل (4 20): محل‌های اندازه گیری ضخامت جدار لوله در سطح مقطع برش 107
شکل (5 1): نمودار نیروی خمکاری لوله فولادی 110
شکل (5 2): نمودار نیروی خمکاری لوله برنجی 111
شکل (5 3): شماتیک محل اندازه‌گیری کرنش و ضخامت 112
شکل (5 4): کرنش حقیقی در شعاع داخلی خم در لوله فولادی 113
شکل (5 5): کرنش حقیقی در شعاع بیرونی خم در لوله فولادی 113
شکل (5 6): کرنش حقیقی در شعاع داخلی خم در لوله برنجی 115
شکل (5 7): کرنش حقیقی در شعاع بیرونی خم در لوله برنجی 115
شکل (5 8): a) توزیع ضخامت در مقطع با زاویه خم 45 درجه در لوله فولادی، b) جهت اندازه‌گیری 118
شکل (5 9): a) توزیع ضخامت در مقطع با زاویه خم 45 درجه در لوله برنجی، b) جهت اندازه‌گیری 119
شکل (5 10): مقایسه نتایج تجربی و المان محدود خمکاری لوله فولادی، a)فشار کم، b) فشار زیاد 120
شکل (5 11): مقایسه نتایج تجربی و المان محدود خمکاری لوله برنجی، a)فشار کم، b) فشار زیاد 121
شکل (5 12): میانگین کمترین ضخامت جدار لوله در سطوح مختلف پارامترهای فرایند a) لوله فولادی b) لوله برنجی 123
شکل (5 13): اثر متقابل بین فشار و اصطکاک میان لوله و قالب در تغییر ضخامت لوله برنجی در شعاع خارجی خم 123
شکل (5 14): اثر اصلی عوامل مختلف در بررسی چین خوردگی در خمکاری لوله برنجی 126
شکل (5 15): اثرات متقابل عوامل مختلف در بررسی چین خوردگی در خمکاری لوله برنجی 128
شکل (5 16): اثر اصلی عوامل مختلف در بررسی چین خوردگی در خمکاری لوله SS304 129
شکل (5 17): تاثیر عوامل مختلف بر روی چین خوردگی در SS304 با در نظر گرفتن اثر متقابل آن‌ها 130
شکل (5 18): ساختار شبکه عصبی مورد استفاده 132
شکل (5 19): فرایند یادگیری شبکه عصبی brass-net 136
شکل (5 20): نمودار رگراسیون برای (a داده های آموزش، (b داده های تست، (c داده های تصدیق و (d کل داده ها برای شبکه brass-net 137
شکل (5 21): مقایسه جواب‌های المان محدود و شبکه عصبی brass-net روی داده‌های تست 138
شکل (5 22): بررسی پایداری شبکه عصبی brass-net در پیش‌بینی ارتفاع چین‌خوردگی 140
شکل (5 23): فرایند یادگیری شبکه عصبی ss304-net 142
شکل (5 24): نمودار رگراسیون برای (a داده های آموزش، (b داده های تصدیق، (c داده های تست و (d کل داده ها برای شبکه ss304-net 143
شکل (5 25): مقایسه جواب‌های المان محدود و شبکه عصبی ss304-net روی داده‌های تست 144
شکل (5 26): بررسی پایداری شبکه عصبی ss304-net در پیش‌بینی ارتفاع چین‌خوردگی 145
شکل (5 27): روند تغییرات تابع برازندگی brass-net برای حالت اول 150
شکل (5 28): روند تغییرات تابع برازندگی ss304-net 151
شکل (5 29): جواب‌های بهینه برای خم a) لوله برنجی و b) لوله فولادی 154
شکل (الف-1): نمای انفجاری قالب خمکاری فشاری مورد استفاده در این پروژه 165
شکل (الف-2): نيمه سمت چپ قالب براي خمكاري با شعاع 1.5D 166
شکل (الف-3): نيمه سمت راست قالب براي خمكاري با شعاع 1.5D 166
شکل (الف-4): راهنماي لوله (قطر خارجي لوله 25 ميليمتر) 167
شکل (الف-5): كفه بالايي قالب خمكاري 167
شکل (الف-6): قالب خمکاری در حالت بسته شده 168
شکل (ب-1): نیروی شکل‌دهی در خمکاری لوله برنجی با قطر 25 میلی‌متر و ضخامت 1 میلی‌متر 169
شکل (ب-2): نیروی شکل‌دهی در خمکاری لوله فولادی SS304 با قطر 25 میلی‌متر و ضخامت 1 میلی‌متر 170
شکل (ب-3): تست کشش لوله فولادی SS304 171
شکل (ب-4): تست کشش لاستیک (پلی‌یورتان مطابق استاندارد ASTM D412) 172
فهرست جداول
عنوان شماره صفحه
جدول (1 1): پارامترهای خمكاري 6
جدول (2 1): چند نمونه از توابع تبديل پركاربرد در شبكه‌هاي عصبي 43
جدول (3 1): خواص مکانیکی لوله‌های فولادی زنگ نزن و برنجی 81
جدول (4 1): ابعاد نمونه هاي تست شده (ابعاد به ميليمتر ميباشند) 97
جدول (4 2): ضرايب مدل موني-ريولين حاصل از دادههاي تست كشش 99
جدول (4 3): آزمایش‌های تجربی انجام شده 101
جدول (5 1): مقادیر ضخامت در شعاع داخلی و خارجی خم 116
جدول (5 2): پارامترهای طراحی و تعداد سطوح آن‌ها جهت طراحی آزمایش 125
جدول (5 3): نتایج حاصل برای آموزش شبکه عصبی در خمکاری لوله برنجی 134
جدول
