TÜBİTAK 1001 - BİLİMSEL VE TEKNOLOJİK ARAŞTIRMA PROJELERİNİ DESTEKLEME PROGRAMI
Proje No: 214M205
Proje Başlığı: ÇİFT FAZLI ÇELİKLERDE ŞEKİL VERME OPERASYONLARI SONUCUNDA OLUŞAN GERİ YAYLANMANIN DOĞRU TAHMİNİ VE GÜRBÜZ OPTİMİZASYONU
<Proje Destek Başlangıç ve Bitiş Tarihleri: 15.10.2009 - 15.10.2011
Yürütücü Kuruluş: TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi (TOBB ETÜ)
Proje Ekibi:
- Doç. Dr. Mehmet Ali Güler, Yürütücü, TOBB ETÜ.
- Y. Doç. Dr. Erdem Acar, Araştırmacı, TOBB ETÜ.
- Deniz Bekar, Bursiyer (lisansüstü), TOBB ETÜ.
- Fırat Özer, Bursiyer (lisansüstü), TOBB ETÜ.
- Levent Sözen, Bursiyer (lisansüstü), TOBB ETÜ.
Proje Özeti:
Bu çalışmada, DP600 çeliklerinde iki farklı problem için, U-büküm ve 7-flanşlı, şekil verme işlemlerinden sonra oluşan geri yaylanma miktarının ve varyasyonunun bir gürbüz optimizasyon çerçevesinde en aza indirilmesi incelenmektedir. Geri yaylanmayı öngörebilmek ve kontrol edebilmek, şekil verme işleminin kalitesini arttırmak ve düşük maliyetli nihai ürünler ortaya çıkarmak açısından çok önemlidir. Malzemenin plastik bölgedeki davranışını belirleyebilmek için geliştirmiş olan malzeme modelleri ve analitik modeller incelenmiştir. U profil büküm işlemi için, üç farklı malzeme modeli kullanılarak sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Yapılan deneyler ile sonlu elemanlar modelinin doğruluğu belirlenmiştir. Farklı flanş geometrilerine sahip, 7-flanşlı kalıp geometrisi için geri yaylanma benzetim çalışmaları gerçekleştirilip, deneylerle doğrulanmıştır. Gürbüz optimizasyonun hesaplama maliyetini azaltabilmek ve Monte Carlo benzetimi ile hesaplanan geri yaylanma miktarını ve varyasyonunu tahmin edebilmek için vekil modeller oluşturulmuştur. Geri yaylanmayı etkileyen en etkili rastsal değişkenleri belirleyebilmek için hassasiyet analizi gerçekleştirilmiş ve sürtünme katsayı (fs) ile akma gerilmesi (σy) en önemli parametreler olarak belirlenmiştir. Parçadan-parçaya ve partiden-partiye olan geri yaylanma varyasyonlarını hesaplayabilmek amacıyla çift döngülü bir Monte Carlo benzetimi yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemden elde edilen sonuçlar göstermiştir ki, akma gerilmesinin partiden-partiye olan varyasyonu arttıkça, partiden-partiye olan geri yaylanma varyasyonu artmakta fakat parçadan-parçaya olan geri yaylanma varyasyonu değişmemektedir. 7-flanşlı tasarım problemi için gerçekleştirilen gürbüz optimizasyon süreci sonucunda geri yaylanma açılarının ortalama değerlerinde nominal ortalama geri yaylanma sonuçlarına kıyasla %7 ila %85 arasında değişen miktarlarda azalma meydana geldiği görülmüştür. Ayrıca, kalıp ve zımba yarıçapları için tasarımcı tarafından belirlenen alt ve üst sınır değerlerinin geri yaylanmanın optimum ortalama ve standart sapma değerini doğrudan etkilediği gözlemlenmiştir. Ayrıca, proje kapsamında A573 çeliğinden yapılan boruların döner-çekme operasyonunda meydana gelen geri yaylanmaların tahmini için sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Boru bükme probleminin determnisitik optimizasyonu yapılmış; en etkili parametrenin boru çapı olduğu belirlenmiş ve optimizasyon yöntemleri kullanarak geri yaylanmanın önemli ölçüde azlatılabildiği gösterilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Çift Fazlı Çelikler, Geri Yaylanma, Gürbüz Optimizasyon, Monte Carlo Benzetimi, Sonlu Elemanlar Analizi, Vekil Model.
Proje Çıktıları:
D. Bekar, "Çift fazlı çeliklerde şekil verme operasyonları sonucunda oluşan geri yaylanmanın gürbüz optimizasyonu," Yüksek Lisans Tezi, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ekim 2011.
F. Özer, "Geliştirilmiş yüksek mukavemetli çeliklerde şekil verme operasyonları sonucu oluşan geri yaylanmanın doğru tahmini ve telafisi," Yüksek Lisans Tezi, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Aralık 2011.
L. Sözen, "Boru bükme operasyonu sonucunda meydana gelen geri yaylanma miktarının öngörülmesi," Yüksek Lisans Tezi, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011.
F. Ozer, M.A. Guler, "Springback Compensation of The 7-Flange-Die Design with non-uniform distribution of BHF," Metal Forming 2012, Krakow, Polonya, 16-19 Eylül (2012).
Sozen, L., Guler, M.A., Bekar, D, Acar, E., "Investigation and Prediction of Springback in Rotary-Draw Tube Bending Process Using Finite Element Method," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 226, No. 12, 2012, pp. 2967-2981.
Bekar, D., Acar, E., Ozer, F., and Guler, M.A., "Robust Springback Optimization of a Dual Phase Steel Seven-Flange Die Assembly," Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 46, No. 3, 2012, pp. 425-444.
Bekar, D., Acar, E., Ozer, F., and Guler, M.A., "Analyzing Batch-to-Batch and Part-to-Part Springback Variation of DP600 Steels Using a Double-Loop Monte Carlo Simulation," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol. 226, No. 8, 2012, pp. 1321-1333.
D. Bekar, E. Acar, F. Ozer, M.A Guler, "Robust springback optimisation of DP600 steels for U-channel forming," World Congress on Engineering (WCE’11), Londra, Birleşik Krallık, 6-8 Temmuz (2011).
Bekar, D., Acar, E., Ozer, F., Guler, M.A., "Constructing Surrogate Models for Springback in U-Bending Process," Materials and Manufacturing Technologies XIV Book Series: Advanced Materials Research, Vol. 445, 2012, pp. 177-182.
M.A. Guler, F. Ozer, M. Yenice, M. Kaya, "Springback predicition of DP600 steels for various material models," Steel Research International, Special Edition Metal Forming 2010, (2010).