585 -575ص ، ص96، آذز 3، شمازه 4جلد

:Please cite this article using بزای ارجاع ب ایي هقال اس عبارت سیز استفاد واییذ:

Shahbazi Karami, J. Sheikhi, M. M. Manafi, D. and Chaechi, O., “Optimization of pressure and axial feed in metal composite Al-Cu tubes hydroforming process with

genetic algorithm”, In Persian, Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 4, No. 3, pp. 275-282, 2017.

نشسیه علمی پژوهشی

کامپوزیـت علوم و فناوزیhttp://jstc.iust.ac.ir

ای کاهپسیت فلشی تغذی هحری در فزآیذ یذرفزهیگ لل داخلی ساسی فشار بی

کوک الگریتن صتیک هس ب -آلهییم

4، ارگ چایچی3، داد هافی*2، هحوذ هزاد شیخی1جاد شباسی کزهی

زوتطا، هسؾی هىبیه، زاكگب تطثیت زثیط قیس ضخبیی، تطاى -1

اؾتبزیبض، هسؾی هىبیه، زاكگب تطثیت زثیط قیس ضخبیی، تطاى -2

، هسؾی هىبیه، زاكگب تطثیت هسضؼ، تطاىزاكدی زوتطا -3

وبضقبؼ اضقس، هسؾی هىبیه، زاكگب تطثیت زثیط قیس ضخبیی، تطاى -4

m.sheikhi@srttu.edu ، 163-16785پؿتی ، نسقطاىت *

اطالعات هقال 41/5/55زضیبفت:

41/7/55پصیطـ:

:اىاصگ ذکلی

یسضفطهیگ فطآیس

بی وبهپظیت فلعی لل

ؾبظی هؿیط ثبضگصاضی ثی

الگضیتن غتیه

چکیذ

تاس اظ عطیك فطآیس یسضفطهیگ چسالی تلیس قس و زض نبیغ هرتلفی اظ خول افضب فت بی وبهپظیت فلعی هی لل

ثبقس و ضاثظ تئضی بی زالی هی ز پبضاهتط هن زض فطآیس یسضفطهیگ لل ضی پیفس. هؿیطبی ثبضگصاضی فكبض وبضثطز زاض

آضزى هؿیطبی ثبضگصاضی زلیك ایي پبضاهتطب خز ساضز. اظ عطف زیگط هؿیط ثبضگصاضی ایي پبضاهتطب تأثیط ظیبزی ضی زؾت ثثطای

ؾبظی فطااثتىبضی هؿیط ثبضگصاضی ایي پبضاهتطب ثب اؾتفبز اظ ضـ ثی ویفیت هحهل تلیسی زاضز. اظ ایي ض زض ایي همبل ث تؼییي

بی بی زالی، ایدبز ؾپؽ ایي هسل ثب زاز پطزاذت قس اؾت. ثطای ایي وبض اثتسا هسل الوبى هحسز فطآیس یسضفطهیگ لل

ؾبظی فطااثتىبضی ثطای تؼییي هؿیطبی ضیتن ثیؾدی قس اؾت. زض بیت ایي هسل الوبى هحسز فطآیس ثب الگ تدطثی نحت

غتیه ثطای تؼییي ایي هؿیطبی ثبضگصاضی اؾتفبز فطااثتىبضیتطویت قس اؾت. زض ایي همبل اظ الگضیتن ضی پیفثبضگصاضی فكبض

تؼطیف قس اؾت. وچیي ز قس اؾت. زض ایي الگضیتن تبثغ سف، هغبثمت اثؼبز هحهل تلیسی ثب هكرهبت عطاحی هحهل بیی

ب زض ظط گطفت قس اؾت. زض ایي همبل هؿیط ثبضگصاضی فكبض زاذلی لیس حساوثط هیعاى تغییطات ضربهت تف ایدبز قس زض عل لل

ؾبظی ؾبظی الگضیتن قجی افعاض الوبى هحسز آثبوؼ ثطای پیبز یؿی پبیتى طم ذغی فطو قس اؾت. ثطبه ،هحضی ضی پیف

اس. وبض گطفت قس فطآیس ث

Optimization of internal pressure and axial feed in metal composite Al-Cu tubes

hydroforming process with genetic algorithm

Javad Shahbazi Karami1, Mohammad Morad Sheikhi

1*, Davood Manafi

2, Orang Chaechi

1

1- Faculty of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran

2- Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

*P.O.B. 16785-163, Tehran, Iran, m.sheikhi@srttu.edu

Keywords

Hydroforming process

Metal composite tubes

Optimization of loading path

Genetic algorithm

Abstract

Metalic composite tubes, used in special applications such as aerospace and oil industries, can be produced by multi-layered tube hydroforming. Pressure and feed loading paths are two important parameters in two-layered

tube hydroforming process. Theoretical formulas don’t exist to obtain correct pressure and feed loading paths. On

the other hand, these loading paths have a significant influence on the quality of products. Therefor determining of optimal pressure and feed loading paths with meta-heuristic algorithm was studied in this paper. First, finite

element (FE) model of two-layered tube hydroforming process was created and validated with experimental data.

Then FE model and meta-heuristic optimization algorithm were combined to determine of the loading paths. In this paper, genetic algorithm was used as a meta-heuristic optimization. Conformation of the geometrical

dimension of the product with the design dimension of final product was goal function in this algorithm. Also, the

maximum amount of thickness changing and Von-mises stress were considered as constrains of optimization. Both loading paths were assumed linear. Python programming and ABAQUS software are utilized for process

simulation and linking the FE model and genetic algorithm.

جواد شهباشی کسمی و همکازان های ... ساشی فشاز و تغریه محوزی دز فسآیند هیدزوفسمینگ لوله بهینه

672

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

هقذه -1

ثطای و ثبقس هی زی قىل یي بی ضـ اظ یىی لل یسضفطهیگ فطآیس

لل فطآیس، ایي زض. قز هی اؾتفبز پیچیس وبهپظیتی لغؼبت زی قىل

. قز هی تجسیل بیی قىل ث هحضی ضی پیف زاذلی فكبض ووه ث الی

عی وبف وچى بی هعیت زی، قىل هتسال بی ضـ ثب همبیؿ زض

ذاس زاقت. فطآیس زجبل ث ضا لغؼبت ظى اثعاض عی وبض، لغؼ

اظ. زاضز ضی پیف فكبض پبضاهتطبی ث ظیبزی بی حؿبؾیت یسضفطهیگ

ویفیت ثب لغؼبت تلیس ثطای فطآیس پبضاهتطبی تطیي ثی وطزى پیسا ض ایي

.[2, 1]اؾت الظم ون عی

هغبلؼبت گطفت لطاض پػكگطاى تخ هضز الی ته لل یسضفطهیگ

وبض هحیظ قطایظ زلیل ث هاضز ثطذی زض. اؾت قس ادبم ب آى ضی ظیبزی

چسالی وبهپظیتی بی لل اظ الی، ته بی لل ثدبی و اؾت الظم وبض لغؼ

ضازیبتض، اتهبالت ث تاى هی چسالی بی لل وبضثطز اظ. قز اؾتفبز

اقبض ب نبیغ اییقیویبیی، لل بی اتمبل فت ثیي چب بی هحیظ

آلهییم ث زلیل همبهت ث ذضزگی ؾبیف، -بی زالی هؽ وطز. لل

تظیغ یىاذت زهب ث زلیل هتفبت ثزى ب، ی نسا اضتؼبـ هیطاوس

بی ب وبف چیي ذضزگی ثطگكت فطی زض نبیغ ضطیت اجؿبط لل

.[2-5]ؾبظی وبضثطز زاضز ؾبظی وكتی هرتلف اظ خول نبیغ ا فضب، لل

یسضفطهیگ فطآیس ی قس زض ظهی ادبم بی پػف ازاه، زض

ؾبظی ثیی زض ظهی قس ادبم بی پػف چسالی بی لل

زض. هضز ثطضؾی لطاض گطفت اؾت یسضفطهیگ فطآیس پبضاهتطبی

[6]وىبضاى ی بی زالی، لی فطآیس یسضفطهیگ لل بی پػف

نضت ث ضا یسضفطهیگ فطآیس زض زالی بی لل زی قىل ی ح

زؾت ث ضا وطف تف ث هطثط هؼبزالت اس وطز هغبلؼ تئضی

.اس آضز

فطآیس زض ضا زالی بی لل تلیس ؾدی اهىبى [3] وىبضاى اؾالم

بی تدطثی ؾبظی الوبى هحسز زازضا ث ووه قجی لل یسضفطهیگ

بی چسالی لبثلیت تلیس ب كبى زازس و لل اس. آى زاز لطاض هغبلؼ هضز

.ث ضـ یسضفطهیگ ضا زاضز

زالی الی، ته بی لل یسضفطهیگ [2]وىبضاى قجبظی

یىسیگط ذضزگی، وبف ضربهت اضتفبع ثبلح ثب اظ ظط چیي ضا الی ؾ

. اس وطز اؾتفبز هحسز الوبى ضـ اظ همبیؿ ثطای ب آى. اس وطز همبیؿ

الوبى ووه ث ضا زالی لل یسضفطهیگ فطآیس [7]وىبضاى الؿاز

ثؼس اظ ب آى .اس زاز لطاض ثطضؾی هضز فطآیس ؾغح پبؾد هحسز

ؾبظی تدطثی، اظ هسل قجی بی قس ثب زاز ؾبظی قجی هسل ؾدی نحت

ذضزگی، وبف ب چیي آى .اس وز ب اؾتفبز ادبم آظهبیف ثطای قس

بی ث ضربهت اضتفبع ثبلح ضا ث ػاى تبثغ ذطخی اثؼبز سؾی لل

اثؼبز لل ضا ضی تبثغ ذطخی ػاى هتغیطبی تهوین زض ظط گطفتس تأثیط

ضی تأثیط قطایظ ضاىبضی زض [8]اس. ؾیسوبقی وىبضاى ثطضؾی وطز

ب اس. آى بی زالی تؾظ فطآیس یسضفطهیگ هغبلؼ وطز زی لل قىل

آهس ضا ثب زؾت ثاس تبیح زض هغبلؼ ذز اظ الوبى هحسز اؾتفبز وطز

هبؾت ب كبى زازس و ضاىبضی اس. آى ؾدی وز بی تدطثی نحت زاز

قز. بی تلیسی هی ؾجت ثجز ویفیت لل

آضزى ضاثظ تئضی حبون زض زؾت ثضی [9] وىبضاى ؾیسوبقی

تئضی ب ضاثظ آى اس. بی زالی هغبلؼ وطز فطآیس یسضفطهیگ لل

خز ػسم /خز) هتفبت قطایظ زض ذضزگی چیي تطویسگی فكبض

ثیبى ضاثظ زضؾتی اثجبت ثطای تدطثی بی زاز اظ آضز زؾت ث( ضی پیف

الی ؾ بی لل زی قىل ضی [4] وىبضاى وین. اس وطز اؾتفبز قس

بی لل زاز قىل تغییط ثیطی لل فمظ و ای گ ث اس؛ وطز هغبلؼ

زاذلی بی لل زض بی ؾضاخ وبض ایي ثطای ب آى. ثوبس تغییط ثسى زاذلی

.اس وطز ایدبز

بی زالی پصیطی ضق ضی قىل [10]آغچبی وىبضاى

بی تئضی تدطثی ب ثطای ایي وبض اظ ضـ اس. آى آلهییم وبض وطز -فالز

پصیطی ب قىل آضس. آى زؾت ثزی ضا اؾتفبز وزس تب وزاض حس قىل

ب همبیؿ ث ایي تید ضؾیسس و پصیطی ضق ضق زالی ضا ثب قىل

ضی [11]ثبقس. هطتی وىبضاى بی زالی ثتط هی پصیطی ضق قىل

آلهییم زض فطایس وكف -بی زالی فالز ضسظگ ذضزگی ضق چیي

بی تحلیلی، ػسزی تدطثی ثطای ایي وبض ب اظ ضـ اس. آى ػویك وبض وطز

ی ضق اثؿت ث ب تید گطفتس و یطی گساضس اؾتفبز وزس. آى

ثبقس. وطخی ب هی گصاضی ضق ی الی قىل سؾی ضق، یػگی هاز ح

آلهییم( ضا -بی زالی)فالز پصیطی ضق قىل [12]ثبی وىبضاى

ب اظ الوبى آىاس. نضت تدطثی الوبى هحسز هضز هغبلؼ لطاض زاز ث

ب، قؼبع لبلت، ضطیت انغىبن، هحسز ثطای ثطضؾی پبضاهتطبی ضربهت الی

ب ( اؾتفبز وطزس. آىLDR) گصاضی ضی هحسزیت طخ وكف ی الی ح

ث ایي پبضاهتطب اثؿت ثز ثجز ایي LDRث ایي تید ضؾیسى و

قز. وطخی ثبی ی هیپصیطی ضق زال پبضاهتطب ثبػث افعایف قىل

بی ( ثطای ضقFLC) زی ضی تؼییي هحی هحسیت قىل [13]وىبضاى

اس و ضربهت اس كبى زاز ؾبظی هغبلؼ وطز زالی ث ضـ قجی

زی تبثیط لبثل تخی زاضز. گصاضی ضی هحی هحسزیت قىل تطتیت الی

یه ضـ هحبؾجبتی ثطای تؼییي زیبگطام [5]بقوی وطخی ثبی

ب بی زالی آلهییم هؽ پیكبز زازس. آى زی ضق هحسزیت قىل

ی هبضؾییبن ووعؿیىی اؾتفبز زض ایي ضـ اظ تئضی ثجز یبفت

بی تدطثی كبى زازس. ب زضؾتی ضـ پیكبزی ذز ضا ثب زاز وطزس. آى

زی زض آضزى وزاض حس قىل زؾت ثضی [14]وطخی ثبی وىبضاى

آضزى زؾت ثب ثطای اس. آى آلهییم هغبلؼ وطز -بی زالی هؽ ضق

زی اظ آظهبیف وكف ذبضج اظ نفح بوبظیوب اؾتفبز وزاض حس قىل

وزس. ؾبظی پبضاهتطبی فطآیس یسضفطهیگ لل، ثی بی پػف زض

اس وطز وبض الی ته لل یسضفطهیگ فطآیس ؾبظی ثی ضی پػكگطاى

ثبضگصاضی هبؾجی پیسا وس.بی هرتلف، هؿیطبی اس ث عطیك ؾؼی وطز

تجطیسی ،[17]فبظی هغك ،[16, 15]غتیه الگضیتن پػكگطاى اظ

.اس وز اؾتفبز فطآیس ؾبظی ثی ثطای [20] ویجیتط بی ضـ ،[19, 18]

ؾبظی ثی الگضیتن تطویت الوبى هحسز اظ اؾتفبز ثب همبل، ایي زض

فطآیس زض هحضی ضی پیف فكبض ثبضگصاضی هؿیط ثی تؼییي ث غتیه

.اؾت قس پطزاذت آلهییم-هؽ زالی وبهپظیتیبی لل یسضفطهیگ

بی تدطثی ؾبظی قس ثب زاز ثطای ایي وبض هسل الوبى هحسز فطآیس قجی

ؾبظی تطویت قس تب هؿیط ؾدی قس اؾت. ؾپؽ ثب الگضیتن ثی نحت

اظ. ثبقس هی ذغی ثبضگصاضی هؿیط ایي پػف زض ثبضگصاضی ثی تؼییي قز.

ؾبظی پیبز ثطای پبیتى یؿی ثطبه آثبوؼ هحسز الوبى عاضاف طم

.اؾت قس ؾبظی اؾتفبز ثی

ساسی الواى هحذد هذل -2

ثبقس الوبى هحسز یه اثعاض ثؿیبض ؾزهس زض ثطضؾی فطآیسبی هسؾی هی

الظم اؾت فطااثتىبضیبی ؾبظی زضؾت فطآیس اظ عطیك الگضیتن ثطای ثی

و همکازان جواد شهباشی کسمی های ... دز فسآیند هیدزوفسمینگ لولهساشی فشاز و تغریه محوزی بهینه

677

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ؾبظی قز. اثؼبز بی زالی وبهپظیتی هسل اثتسا فطآیس یسضفطهیگ لل

كبى 1 قىل افعاض آثبوؼ زض زض طم قس ؾبظی قجی هسل ب لل بیی

.اؾت قس زاز

ثب ؾبظی قجی لل كتن یه زالی، بی لل ثزى هتمبضى ث تخ ثب

خؽ. اؾت قس گطفت ظط زض یه هف، اساظ ضربهت، وگطایی ث تخ

آلهییم (ASTMC 11000) هؽ تطتیت ث ذبضخی، زاذلی ی لل

(ASTMA A1050A) وكف آظهى اظ آى هىبیىی ذال و ثبقس هی

ثطای آظهى وكف .اؾت قس ذالن 1 خسل 2 قىل زض آهس زؾت ث

اؾتفبز قس اؾت. ؾطػت فه زؾتگب ASTM-E8M–A370اظ اؾتبساضز

(.3)قىل ثبقس هی mm/min 2زاكگب قیس ضخبیی

ؾبظی قس ادبم قس ؾدی هسل قجی تدطثی ث هظض نحت آظهبیف

وبض آظهبیف قس كبى زاز قس اؾت. زض ایي لغؼ الف -4اؾت. زض قىل

یسضفطهیگ قس، اظ بی همبل ث زلیل اویت تظیغ ضربهت زض لل

ؾبظی قس اؾتفبز قس اؾت. ؾدی هسل قجی تظیغ ضربهت ثطای نحت

ثؼس اظ ثطـ ایطوبت وبض تلیس قس ب زض مبط هرتلف لغؼ ضربهت لل

گیطی قس اؾت. اساظ

Fig. 1 Final dimension of tubes and simulation model (a) geometrical

dimension (b) FE model ؾبظی قس )الف( اثؼبز سؾی )ة( هسل ب هسل قجی قىل بیی لل 1شکل

الوبى هحسز

Fig. 2 The Stress-Strain diagram of alominum and copper

آلهییم هؽوطف -وزاض تف 2شکل

ذال هىبیىی آلهییم هؽ 1جذل

Table 1 Mechanical properties of aluminim and copper

هؽ آلهییم

65 130 (MPa) ، تف تؿلین

uts (MPa) 99 290 ،تف بیی

E ،هسل االؾتیؿیت

(GPa) 70 85

0.32 0.3 ضطیت پاؾى،

29 32 زضنس اظزیبز عل

k (Mpa) 105 365 ضطیت اؾتحىبم،

n 0.09 0.185تاى ؾرتی،

g c 2.7 8.9 ، چگبلی

1 0.8 (mm) ضربهت

Fig. 3 Tension test for Al and Cu tubes

بی آلهییم هؽ زؾتگب آظهى وكف ثطای لل 3شکل

زس و ثیكتطیي ذغب همبیؿ ثیي تبیح تدطثی الوبى هحسز كبى هی

و اظ قىل عض وبىة(. -4)قىل ثبقس زضنس هی 5زض همساض ضربهت ثطاثط

بی تدطثی الوبى ی تظیغ ضربهت یع زض زاز قز؛ ح ة هكبس هی -4

ؾبظی فطآیس ثبقس. ثبثطایي اظ ایي هسل ثطای ثی هحسز هكبث ن هی

اؾتفبز قس اؾت.

ساسی صتیک الگریتن بی -3

حبلت تطیي ثی یبفتي ثطای غتیه الگضیتن زض زاضیي عجیؼی اتربة انل

خوؼیت) ب خاة هدوػ یه ثب غتیه الگضیتن. قز هی اؾتفبز هؿبئل

. قز هی اتربة الس ػاى ث خاة ز خوؼیت، ایي اظ. قز هی قطع( انلی

. قس هی ایدبز خف تطویت عطیك اظ فطظسای السیي، ایي ثطاؾبؼ ؾپؽ

فطظساى قبهل و آیس هی پسیس خسیسی خوؼیت فطظساى، ایدبز اظ ثؼس

ث ثبقس هی ثتط و بیی آى خسیس، خوؼیت ایي ثیي اظ. اؾت انلی خوؼیت

قطایظ قسى هحمك تب ضس ایي. قز هی اتربة انلی خوؼیت ػاى

ثسیي غتیه الگضیتن. [22, 21] قز هی تىطاض ؾبظی ثی الگضیتن ی ذبتو

:ثبقس هی نضت

:قطع

وي اضظیبثی ایدبز ضا انلی خوؼیت -1

عطیك اظ فطظس ز السیي ایي اظ اتربة الس ز هكرهی تؼساز ث -2

(فطظساى خوؼیت)وي ایدبز تطویت

جواد شهباشی کسمی و همکازان های ... ساشی فشاز و تغریه محوزی دز فسآیند هیدزوفسمینگ لوله بهینه

672

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

خف عطیك اظ فطظسی الس، ایي اظ اتربة الس هكرهی تؼساز ث -3

(گبى یبفت خف خوؼیت)وي ایدبز

انلی خوؼیت ازغبم ضا گبى یبفت خف فطظساى انلی، خوؼیت -4

وي ایدبز خسیسی

ثط 3 هطحل ث ذبتو قطایظ كسى هحمك نضت زض -5

ثس وبیف ضا خاة ثتطیي -6

پبیبى -7

Fig 4 Experimental data (a) workepiece (b) distribution of thickness in

experimental and FE data

ب ثب تبیح وبض تلیس قس )ة( تظیغ ضربهت لل لغؼ تبیح تدطثی )الف( 4شکل

هحسزتدطثی الوبى

اتربة. قز هی ادبم فطظساى ایدبز خت الس ز ثیي تطویت ػول

ثتط و خوؼیت اظ ػضی و عضی ث ثبقس هی تهبزفی نضت ث السیي

زض ایي همبل اظ چطخ ضلت .اؾت ثیكتط یع آى قسى اتربة احتوبل اؾت،

اظ امk ػض Xk و قز هی فطو ثطای اتربة السیي اؾتفبز قس اؾت.

زس خوؼیت غتیه ضا كبى هی Xزاضز و هتغیط n و ثبقس انلی خوؼیت

(؛(3) (2)ی ثبقس )ضاثغ X1 X2 قس اتربة السیي اگط(. (1) ی ضاثغ)

تلیس ثطای هبؾه ایي اظ. قز هی ایدبز (4) ی ضاثغ عجك( α)هبؾىی آگب

ی ضاثغ عجك فطظساى. ((6) (5)ی قز )ضاثغ هی اؾتفبز Y1 Y2 فطظساى

.قس هی ایدبز (8) (7)

(1) ( ) , -

(2) ( ) (3) ( )

(4) ( )

(5) ( )

(6) ( )

(7) ( )

(8) ( )

ام، iوطاى ثبالی ػض ام، iوطاى پبییي ػض ی ثبال، و زض ضاثغ

ثبقس. هی αام هبؾه iاػضبی Xب اػضبی خوؼیت

قز. ثطای ایي وبض اثتسا السی ث الس ادبم هیػول خف ضی یه

قز و ثبیس ػو قز )عجك تهبزف اتربة تؼساز هتغیطی تؼییي هی

(. ؾپؽ ث ایي تؼساز، هتغیطبی اظ الس اتربة همساض آى عجك (9)ی ضاثغ

قز. ػو هی (10)ی ضاثغ

(9) * , - +

(10)

( ) ( )

تأثیطقست تظیغ طهبل، ( ) هتغیط اتربة قس، زض آى

ثبقس. گبم حطوت هی خف

ای کاهپسیتی ساسی فزآیذ یذرفزهیگ لل بی -4

آى ضیبضی ثطای آى و ثتاى فطآیسی ضا ثی وطز، الظم اؾت اثتسا هسل

ثطای زالی بی لل یسضفطهیگ فطآیس تؼییي قز. هسل ضیبضی فطآیس

.اؾت قس آضز (11) ی ضاثغ زض ؾبظی ثی

(11) ( )

لیسبی Ω خؿتد، فضبی S یسضفطهیگ، فطآیس هسل Q آى زض و

سف تبثغ fهسل، .ثبقس اػساز عجیؼی هثجت هی

ضی پیف فكبض هتغیط ز ؾبظی ثی سف، همبل ایي زض ایى زلیل ث

هتغیط آى زض و ثبقس هی ثؼسی ز فضبی یه S خؿتد فضبی پؽ ثبقس؛ هی

ی هحسز زض ضی پیف هتغیط - , ی هحسز زض فكبض

ضاحتی ث تئضی ضاثظ ث تخ ثب هتغیطب ایي وطاى. ثبقس هی - ,

60, 15 تطتیت ث ضی پیف. زض ایي همبل فكبض [23] قس هی تؼییي

.اؾتهتط اتربة قس هیلی 1.13 هگبپبؾىبل

هحهل ثب قس تلیس بی لل هغبثمت ؾبظی، سف الگضیتن ثی تبثغ

اظ ب لل ؾغح فبنل f تید زض. اؾت قس گطفت ظط زض قس عطاحی

هدبظ حس هسل، ایي لیسبی .قز ووی ثبیس و ثبقس هی لبلت زاذلی ؾغح

ثب. ثبقس هی تف ( قسگی ضرین قسگی بظن)ضربهت تغییطات ثیكتطیي

چى ن ػیثی قس تلیس هحهل و آیس هی ػول ث اعویبى ایي لیسب ایي

وچیي اگط ثتطیي خاة ؾ .ساضز پبضگی ذضزگی چیي قسگی، بظن

زض ایدبز خوؼیت تغییط ىس؛ آگب الگضیتن هتلف قس ثطبه اتوبم

یبثس. هی

ؾبظی تؼییي ثطای آى و ثتاى تبثغ سف ضػبیت قسى لیسبی ثی

قز الظم اؾت اظ هسل الوبى هحسز اؾتفبز قز. ث ویي زلیل هسل الوبى

ی ح 5قىل ؾبظی تطویت قس اؾت. زض هحسز ثب الگضیتن ثی

ؾبظی ثسیي نضت اؾت ؾبظی كبى زاز قس اؾت. هطاحل یىپبضچ یىپبضچ

ثؼس اظ ایدبز خاة خسیس تؾظ الگضیتن غتیه، خاة ایدبز قس ث و

و همکازان جواد شهباشی کسمی های ... دز فسآیند هیدزوفسمینگ لولهساشی فشاز و تغریه محوزی بهینه

672

یور

فناو

م لو

عیه

شرن

ؾبظی قس ثب ایي خاة ایدبز افعاض الوبى هحسز اضؾبل قس هسل قجی طم

قز. قس اخطا هی

ثؼس اخطا هسل زض الوبى هحسز، ثیكتطیي تف زضنس تغییطات ضربهت

هدبظقبى تدبظ ىطز ثبقس حؿبة قس زض نضتی و ایي هاضز اظ حس

قز. زض غیط ایي تبثغ سف آى حؿبة قس ث الگضیتن ثبظگطزاس هی

ؾبظی غتیه، نضت خاة ایدبز قس لبثل لجل جز عجك الگضیتن ثی

قز. خاة خسیس زیگطی ایدبز هی

بحث تایج -5

هحضی ضی پیف ثبضگصاضی هؿیط ز ط همبل ایي زض قس ثیبى و عض وبى

یسضفطهیگ فطآیس ثطای ؾبظی ثی پبضاهتطبی ػاى ث زاذلی فكبض

اؾت قس فطو ذغی ب ثبضگصاضی هؿیط. اس قس اتربة زالی ی لل

گطفت نضت اتبق زهبی زض فطآیس ظیطا ثبقس؛ هی ثبثت( t)فطآیس ادبم ظهبى

ػیة ساقتي ثط ػال زی قىل هضزبی لل. یؿت اثؿت وطف طخ ث

ثیكتطی هغبثمت بیی هحهل ثبیس قسگی، ضرین قسگی بظن تطویسگی،

. ثبقس زاقت

ثطای لل ضربهت تغییطات زضنس هیؿع اى تف ثیكتطیي خب ایي زض

هیؿع اى تف ثیكتطیي و عضی ث اس؛ قس اتربة لل ػیة ثطضؾی

زضنس بیی اؾتحىبم تف اظ جبیس ب آى ضربهت تغییطات زضنس ب لل

هدبظ ضربهت تغییطات زضنس. ثبقس ثیكتط ب لل ضربهت تغییطات هدبظ

گیطی اساظ ذغبی گطفتي ظط زض ( 1 خسل)هاز یػگی عجك ب لل ثطای

قز هی ادبم زی قىل اثتسا سف تبثغ تؼییي ثطای. اؾت قس اتربة% 25

ثیكتطیي قس حؿبة لبلت زاذلی ؾغح ثب ب لل زبی توبم فبنل ؾپؽ

.قز هی گطفت ظط زض سف تبثغ همساض ػاى ث همساض،

تطیي پبضاهتطبی الگضیتن تؼساز خوؼیت زض الگضیتن غتیه یىی اظ هن

ثبقس و ضی وگطایی آى تأثیط ظیبزی زاضز. اظ ایي ض تؼییي زضؾت ایي هی

تؼساز تؼییي ثطای هتفبت خوؼیت خوؼیت ضطضی اؾت. اظ ایي ض ؾ

اخطا الگضیتن ب، خوؼیت ایي ثطاؾبؼ اتربة فطآیس ثب هتبؾت خوؼیت

.اؾت قس

ثطاؾبؼ وزاضب ایي. اؾت قس زاز كبى 6 قىل زض الگضیتن تبیح

ثب. [24]اس قس تطؾین سف تبثغ تبثغ سف همساض فطاذای زفؼبت تؼساز

قس وگطا الگضیتن ذز ضؾس هی ظط ث پح خوؼیت تؼساز ثب و ایي خز

ایي ثب و گطفت تید تاى هی سف تبثغ همساض ث تخ ثب لی ثبقس،

.اؾت قس وگطا هحلی بی ووی ث الگضیتن خوؼیت،

ثبیس ثبقس وی هبؾت فطآیس ؾبظی ثی ثطای خوؼیت تؼساز ایي پؽ

.یبثس افعایف خوؼیت تؼساز

10آهس ثب افعایف تؼساز خوؼیت ث همساض زؾت ث ی همساض خاة ثی

تلف ثبػث ثجز یبفت اؾت. ثب ایي حبلت الگضیتن وگطا كس اؾت قطط

تاى تید گطفت و ثب افعایف تؼساز ثبثطایي هیاتوبم ثطبه قس اؾت.

ی یبثس لی وچبى تؼساز خوؼیت ث اساظ خوؼیت، خاة ثی ثجز هی

خوؼیت ث همساض یؿت و ثبػث وگطایی الگضیتن قز. ثب افعایف تؼساز

قز. ، الگضیتن ػال ثط وگطا قسى، تبثغ سف ذثی یع حبنل هی15

ث ثبال ث خاة 15تاى ثیبى وطز و الگضیتن غتیه ثب خوؼیت ثبثطایي هی

الظم ث شوط اؾت و لتی الگضیتن ث یه خاة ثی زؾت ذاس یبفت.

ی الگضیتن ث اتوبم ضؾیس قز؛ ثسیي هؼبؾت و خؿتد احسی وگطا هی

ثبقس. آهس ث احتوبل لی، وبى خاة ووی هغلك هی زؾت ث خاة

Create New Pressure

& Feed Loading Path

Based on GA

Run FE Model with

Created Loading

Paths

Extract Maximum

Von-Mises Stress &

Thickness Changes

Occur any

Faults?

Calculate Cost

Function

Check

Convergence

Condition?

Do Genetic Algorithm Process

Show Optimal

Loading Paths

Finite Element Part

No

Yes

Yes

No

Fig 5 Intigration of genetic algothims and fininte element

ؾبظی الوبى هحسز ؾبظی الگضیتن ثی یىپبضچ 5شکل

Fig 6 Genetic algorithm results (a) with 5 population (b) with 10 population (c) with 15 population خوؼیت 15خوؼیت )ج( ثب 10خوؼیت )ة( ثب 5تبیح الگضیتن غتیه )الف( ثب 6شکل

و همکازان جواد شهباشی کسمی های ... ساشی فشاز و تغریه محوزی دز فسآیند هیدزوفسمینگ لوله بهینه

622

ه ری

شن

یور

فناو

م لو

ع

تطؾین 7آهس اظ الگضیتن غتیه زض قىل زؾت ثثبضگصاضی هؿیط ثی

ی ایدبز قس اظ ؾغح قس اؾت. ثب ایي هؿیط ثبضگصاضی، ثیكتطیي فبنل

ثبقس. هتط هی هیلی 0.396زی ب ثؼس اظ قىل لل ؾغح ثیطی زاذلی لبلت

ثبقس زض توبم الظم ثصوط اؾت و ایي همساض ثیكتطیي فبنل یه گط هی

ثبقس. بی زیگط، فبنل اظ ایي همساض ووتط هی گط

ثب ایي هؿیطب، ثیكتطیي زضنس تغییط ضربهت ثطای آلهییم هؽ

ثبقس. وچیي ثیكتطیي تف ایدبز قس زضنس هی10.38 14.01 تطتیت ث

هگبپبؾگبل اؾت. 289 91 تطتیت ثثطای آلهییم هؽ

ی الگضیتن غتیه، لل وبهپظیتی ثؼس اظ تؼییي هؿیط ثی ثؾیل

تؾظ هبقیي یسضفطهیگ كبى 7هؽ ثب هؿیط ثی قىل -آلهییم

تلیس قس. 8زاز قس زض قىل

P, f

t (s)0.1

P=32.66 MPa

f=6.69 mm

Fig 7 Optimal loading paths in two-layered hydroforming process

هؿیط ثی ثبضگصاضی فطآیس یسضفطهیگ زالی 7شکل

Fig 8 Advanced Tube Hydroforming Machine with Computer control

هبقیي پیكطفت یسضفطهیگ لل ثب وتطل وبهپیتطی 8شکل

قسآهس، هكرم زؾت ثپؽ اظ ادبم آظهبیف ثب هؿیط ثبضگصاضی ثی

ؾبظی زلت ذثی زاقت لغؼ ثی ثب ویفیت هغلة، و تبیح ثی

زی قىل 9تظیغ ضربهت هبؾت ثسى چطویسگی پبضگی هغبثك قىل

.قس

Fig 9 The Optimized metal composite part

ؾبظی قس وبهپظیت فلعی لغؼ ثی 9شکل

گیزی تیج -6

زض ضی پیف فكبض ثبضگصاضی هؿیطبی تطیي ثی تؼییي ث همبل ایي زض

زض هن ػبهل قس ز پطزاذت زالی بی لل یسضفطهیگ فطآیس

تطویت اظ ؾبظی ثی ثطای. لطاض گطفت هضز ثطضؾی تؿت ثزى آهیع هفمیت

فطآیس اثتسا. اؾت قس اؾتفبز هحسز الوبى غتیه الگضیتن

تدطثی، تبیح اظ اؾتفبز ثب ؾبظی قس قجی زالی یسضفطهیگ

ایي اظ ؾپؽ. اؾت گطفت لطاض تأییس هضز قس ؾبظی قجی فطآیس گصاضی نح

همبل ایي زض. اؾت قس اؾتفبز ؾبظی ثی ثطای قس ؾبظی قجی هسل

ضاؾتبی زض ضربهت تظیغ اظ ثبقس هی زضنس 5 ؾبظی قجی ذغبی ثیكتطیي

ثب ؾبظی ثی. اؾت قس اؾتفبز ؾبظی هسل نحت ثطضؾی ثطای لل هحضی

تف حساوثط بی لیس بیی هحهل ثب هغبثمت سف تبثغ گطفتي ظط زض

وطز ثیبى تاى هی تبیح ث تخ ثب. اؾت قس ادبم ضربهت تغییطات زضنس

تؼساز حسالل و اؾت الظم زالی، یسضفطهیگ فطآیس ؾبظی ثی ثطای و

ثبض ثب تؼییطات ذغی 326وچیي ثب فكبض .ثبقس ػسز 15 الگضیتن، خوؼیت

هیلی هتط اظ ط عطف ث لغؼ ثی زؾت 6.8 ثب ظهبى تغصی هحضی

ذاین یبفت.

هزاجع -7[1] A. Aydemir, J. H. P. de Vree, W. A. M. Brekelmans, M. G.

D. Geers, W. H. Sillekens, R. J. Werkhoven, An adaptive

simulation approach designed for tube hydroforming

processes, Journal of Materials Processing Technology,

Vol. 159, No. 3, pp. 303-310, 2005 .

[2] A. Alaswad, K. Benyounis, A. Olabi, Finite element

comparison of single and bi-layered tube hydroforming

processes, Simulation Modelling Practice and Theory, Vol.

19, No. 7, pp. 1584-1593, 2011 .

[3] M. Islam, A. Olabi, M. Hashmi, Feasibility of multi-layered

tubular components forming by hydroforming and finite

element simulation, Journal of Materials processing

technology, Vol. 174, No. 1, pp. 394-398, 2006 .

[4] S. Y. Kim, B. D. Joo, S. Shin, C. J. Van Tyne, Y. H. Moon,

Discrete layer hydroforming of three-layered tubes,

International Journal of Machine Tools and Manufacture,

Vol. 68, pp. 56-62, 2013 .

[5] R. Hashemi, E. Karajibani, Forming limit diagram of Al-Cu

two-layer metallic sheets considering the Marciniak and

Kuczynski theory ,Proceedings of the Institution of

Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering

Manufacture, 2016 .

و همکازان جواد شهباشی کسمی های ... ساشی فشاز و تغریه محوزی دز فسآیند هیدزوفسمینگ لوله بهینه

622

یور

فنا و

ومعل

ه ری

شن

[6] F. Liu, J. Zheng, P. Xu, M. Xu, G. Zhu, Forming

mechanism of double-layered tubes by internal hydraulic

expansion, International Journal of Pressure Vessels and

Piping, Vol. 81, No. 7, pp. 625-633, 2004 .

[7] A. Alaswad, A. Olabi, K. Benyounis, Integration of finite

element analysis and design of experiments to analyse the

geometrical factors in bi-layered tube hydroforming,

Materials & Design, Vol. 32, No. 2, pp. 838-850, 2011.

[8] S. Seyedkashi, G. H. Liaghat, H. M. Naeini, S. Mahdavian,

M. Hoseinpour Gollo, Numerical and experimental study of

two-layered tube forming by hydroforming process, in

Proceeding of, Trans Tech Publ, pp. 102-107, 2011 .

[9] S. H. Seyedkashi, V. Panahizadeh, H. Xu, S. Kim, Y. H.

Moon, Process analysis of two-layered tube hydroforming

with analytical and experimental verification, Journal of

Mechanical Science and Technology, Vol. 27, No. 1, pp.

169-175, 2013 .

[10] A. J. Aghchai, M. Shakeri, B. Mollaei-Dariani, Theoretical

and experimental formability study of two-layer metallic

sheet (Al1100/St12), Proceedings of the Institution of

Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering

Manufacture, Vol. 222, No. 9, pp. 1131-1138, 2008 .

[11] M. R. Morovvati, B. Mollaei-Dariani, M. H. Asadian-

Ardakani, A theoretical, numerical, and experimental

investigation of plastic wrinkling of circular two-layer sheet

metal in the deep drawing, Journal of Materials Processing

Technology, Vol. 210, No. 13, pp. 1738-1747, 10/1/, 2010 .

[12] E. Karajibani, A. Fazli, R. Hashemi, Numerical and

experimental study of formability in deep drawing of two-

layer metallic sheets, The International Journal of

Advanced Manufacturing Technology, Vol. 80, No. 1, pp.

113-121, 2015 .

[13] E. Karajibani, R. Hashemi, M. Sedighi, Determination of

forming limit curve in two-layer metallic sheets using the

finite element simulation, Proceedings of the Institution of

Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials Design

and Applications, 2015 .

[14] Karajibani, E. Hashemi, R. and Sedighi, M.,

“Experi ental deter ination of for ing li it diagra in

Aluminum-Copper two-la er etallic sheets”, In Persian,

Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 2,

No. 4, pp. 45-50, 2016.

[15] N. Abedrabbo, M. Worswick, R. Mayer, I. van Riemsdijk,

Optimization methods for the tube hydroforming process

applied to advanced high-strength steels with experimental

verification, Journal of Materials Processing Technology,

Vol. 209, No. 1, pp 110-123, 2009 .

[16] T. Intarakumthornchai, Y. Aue-U-Lan, R. Kesvarakul, S.

Jirathearanat, Feasible pressure and axial feed path

determination for fuel filler tube hydroforming by genetic

algorithm, Proceedings of the Institution of Mechanical

Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture,

Vol. 229, No. 4, pp. 623-630, April 1, 2015, 2015 .

[17] B. Teng, K. Li, S. Yuan, Optimization of loading path in

hydroforming T-shape using fuzzy control algorithm, The

International Journal of Advanced Manufacturing

Technology, Vol. 69, No. 5-8, pp. 1079-1086, 2013 .

[18] M. Mirzaali, S. M. H. Seyedkashi, G. H. Liaghat, H.

Moslemi Naeini, K. Shojaee G, Y. H. Moon, Application of

simulated annealing method to pressure and force loading

optimization in tube hydroforming process, International

Journal of Mechanical Sciences, Vol. 55, No. 1, pp. 78-84,

2012 .

[19] M. Mirzaali, G. H. Liaghat, H. M. Naeini, S. M. H.

Seyedkashi, K. Shojaee, Optimization of Tube

Hydroforming Process Using Simulated Annealing

Algorithm, Procedia Engineering, Vol. 10, No. 0, pp. 3012-

3019, 2011 .

[20] Z. Yong, L. C. Chan, W. Chunguang, W. Pei,

Optimization for Loading Paths of Tube Hydroforming

Using a Hybrid Method, Materials and Manufacturing

Processes, Vol. 24, No. 6 ,pp. 700-708, 2009 .

[21] S. S. Rao, S. Rao, Engineering optimization: theory and

practice, John Wiley & Sons, 2009.

[22] K. Y. Lee, M. A. El-Sharkawi, Modern heuristic

optimization techniques, New Jersey: Institute of Electrical

and Electronics Engineers, Inc., 2008 .

[23] Y. Aue-U-Lan, G. Ngaile, T. Altan, Optimizing tube

hydroforming using process simulation and experimental

verification, Journal of Materials Processing Technology,

Vol. 146, No. 1, pp. 137-143, 2004 .

[24] K. Socha ,M. Dorigo, Ant colony optimization for

continuous domains, European journal of operational

research, Vol. 185, No. 3, pp. 1155-1173, 2008 .

و همکازان جواد شهباشی کسمی های ... ساشی فشاز و تغریه محوزی دز فسآیند هیدزوفسمینگ لوله بهینه

626

ه ری

شن

یور

فناو

م لو

ع