بهینه‌سازی عددی یک روش تغییرشکل پلاستیک شدید جدید تحت عنوان "اکستروژن در کانالهای زاویه‌دار پیچشی صفحه‌ای" به روش طراحی آزمایش‌ها

Abstract

یکی از مناسب‌ترین روش‌های بالا به پایین برای ساخت ساختارهای نانومتری، اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) است. از پارامترهای اصلی در فرایندهای SPD رسیدن به میزان کرنش پلاستیکی بالا در یک سیکل است. در این تحقیق آزمایشات عددی بر روی روش ترکیبی فرایندهای پرس در کانالهای زاویه‌دار با مقاطع یکسان (ECAP) و اکستروژن برشی ساده (SSE) تحت عنوان فرایند "فرایند اکستروژن در کانالهای زاویه‌دار پیچشی صفحه‌ای (PTCAE)" بر اساس روش رویه پاسخ (RSM)، به عنوان شیوه طراحی آزمایشات آماری، به منظور بررسی تاثیر پارامترها بر چگونگی تغییر پاسخ‌ها ، بدست آوردن معادلات ریاضی، پیش‌بینی نتایج و بهینه‌سازی روش ترکیبی این فرایندها انجام گرفته‌اند، تا از این طریق کرنش پلاستیک بیشتری را اعمال نمود. چهار پارامتر زاویه α، زاویه Φ ، شعاع و ضریب اصطکاک به عنوان متغیرهای ورودی فرآیند در نظر گرفته شدند. درحالی که کرنش میانگین، کرنش مینیمم، کرنش ماکسیمم و نیروی ماکسیمم وارد شده به سنبه به عنوان پاسخ‌های خروجی مساله لحاظ گردیدند. پس از تحلیل داده‌های شبیه-سازی به کمک نرم‌افزار Minitab معادلات رگرسیون حاکم بر داده‌ها استخراج گردید. با انجام بهینه‌سازی شرایط بهینه بدست آمد که پارامترهای بهینه فرآیند عبارتند از زاویه 40=α درجه، زاویه 45= Φ درجه، شعاع 2mm و ضریب اصطکاک 0.1. صحه‌سنجی نتایج بهینه‌سازی در شرایط پارامترهای بدست‌آمده با انجام آزمایش شبیه‌سازی صورت پذیرفت. نتایج حاکی از تطابق خوب بهینه‌سازی با شبیه-سازی و همچنین نتایج آزمایشگاهی دارد.