شبیه سازی عددی و بهینه سازی فرایند خمکاری لیزر ورق از جنس مواد تابعی با استفاده از الگوریتم پرندگان و روش تاگوچی

چکیده مقاله

فرآیند لیزر فرمینگ روش نوینی در شکل دهی ورق محسوب می‌‌شود. در این فرآیند از یک پرتو لیزر به عنوان ابزار شکل دهی استفاده می‌‌شود. با توجه به دامنۀ وسیع کاربرد مواد با تابع هدفمند یا مواد با خواص متغیّر مدرّج به ویژه در صنایع دفاع و هوافضا، در این تحقیق شکل دهی ورق از جنس مواد با تابع 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 با تابع 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 با هندسۀ مشخص مطالعه می‌‌شود. همچنین اثرات تغییر میزان درصد حجمی مواد با تابع هدفمند در زاویۀ خمش و جابه جایی ورق مورد ارزیابی قرار می‌‌گیرد. برای بهینه سازی پارامترهای موثر در فرآیند فرم دهی با لیزر از الگوریتم بهینه¬سازی پرندگان استفاده شده است. در ادامه به منظور دسترسی سریع‌تر و با انعطاف بالاتر به اطلاعات فرایندی لیزر فرمینگ ورق با تابع هدفمند به کمک شبیه‌سازی المان‌محدود و با مدیریت روش طراحی آزمایش تاگوچی، اقدام به تربیت شبکه‌های عصبی شده است.