شبیه سازی عددی خمش ورق تخت از جنس مواد هدفمند به روش فرم دهی لیزر و بهینه سازی پارامترهای آن با استفاده از الگوریتم پرندگان

چکیده مقاله

فرآیند لیزر فرمینگ روش نوینی در شکل دهی ورق محسوب می‌‌شود. در این فرآیند از یک پرتو لیزر غیر متمرکز به عنوان ابزار شکل دهی استفاده می‌‌شود. با توجه به دامنۀ وسیع کاربرد مواد هدفمند یا مواد با خواص متغیّر مدرّج به ویژه در صنایع دفاع و هوافضا، در این تحقیق شکل دهی ورق از جنس مواد هدفمند با استفاده از تکنیک نوین لیزر مورد توجه قرار گرفته است. حرارت حاصل از تابش لیزر به صورت یک شار حرارتی گوسی بر سطح ورق اعمال می‌‌گردد. برای تعریف ماده هدفمند و شار حرارتی ایجاد شده در طول حرکت لیزر به ترتیب از زیر برنامۀ اعمال خصوصیات ماده با تابع هدفمند در راستای ضخامت ورق و زیر برنامۀ شار حرارتی استفاده می‌‌شود. همچنین برای شبیه سازی فرآیند شکل دهی با لیزر از تحلیل حرارتی- مکانیکی با نرم افزار آباکوس استفاده می‌‌شود. در این تحقیق توسط شبیه سازی المان محدود، تأثیر پارامترهای تنظیمات دستگاه از جمله سرعت اسکن، تعداد پاس لیزر، میزان حرارت اعمال شده و شار حرارتی بر روی میزان زاویۀ خمش ورق مستطیلی شکل از جنس ماده هدفمند با هندسۀ مشخص مطالعه می‌‌شود. همچنین اثرات تغییر میزان درصد حجمی مواد با تابع هدفمند و نحوۀ توزیع زیرساختارهای تشکیل دهنده آن در زاویۀ خمش و جابه جایی ورق مورد ارزیابی قرار می‌‌گیرد. نتایج نشان می¬دهد که توان لیزر و تعداد پاس لیزر ارتباط مستقیم با افزایش زاویه خمش ورق دارد اما ضخامت ورق، سرعت اسکن و توان کسر حجمی ماده هدفمند ارتباط عکس با افزایش زاویه خمش ورق دارند. برای بهینه سازی پارامترهای موثر در فرآیند فرم دهی با لیزر از الگوریتم بهینه سازی پرندگان استفاده شده است.