Driven by the need for fast modelling of metal forming processes for use in closed-loop control, we investigate the advantages and drawbacks of analytical approaches as compared with standard finite element calculations, using rolling as an exemplar process. Three different analytical methods from the literature are compared with simulation results, and conclusions are drawn regarding their suitability for use in closed-loop control

چکیده

با توجه به نیاز روزافزون برای مدلسازی سریع عملیات شکل دهی فلزات جهت استفاده در کنترل حلقه بسته، به بررسی مزایا و معایب راهکارهای تحلیلی در مقایسه با محاسبات المان محدود معمول پرداخته ایم و از فرایند ورق کاری به عنوان یک عملیات نمونه برای مقایسه استفاده نموده ایم. سه روش تحلیلی متفاوت موجود در کارهای پیشین با نتایج شبیه سازی مقایسه شده اند و با توجه به مناسب بودن آنها برای استفاده در کنترل حلقه بسته، محاسبات استخراج شده اند.

1-مقدمه

تحلیل المان محدود تا مدت ها روشی غالب برای مدل سازی عملیات شکل دهی فلزات بوده است که درامدی هایی چند صد میلیون دلاری در هر سال دارد. کاربران ماهر می توانند به سرعت، مدل هایی برای ماشین الات شکل دهی و تولید مقادیر گسترده از داده ها برای طراحی عملیات جدید و بهبود عملیات موجود تولید نمایند. با این حال، این توان و انعطاف پذیری هزینه ای دارد: زمان محاسبات. برخلاف توسعه و پیشرفت های ادامه دار در سرعت پردازنده ها، حافظه ی در دسترس و موازی سازی، شبیه سازی های المان محدود برای دستیابی به دقت مورد نظر، همچنان ساعت ها، روزها و حتی هفته ها زمان می برد. این برخلاف خواسته و نیاز عملیات شکل دهی با کنترلر حلقه بسته می باشد که نیازمند انجام محاسبات در زمان بلادرنگ می باشد. در روش المان محدود، کد ها با سرعت کمی اجرا می شوند، از این رو روش هایی دیگر برای محاسبات باید در نظر گرفته شود. عموما ایجاد مدل هایی تحلیلی برای عملیات خاصی امکان پذیر می باشد. ممکن است ساخت این مدل ها تلاش بیشتری را نسبت به شبیه سازی های المان محدود بطلبد، ولی زمان انجام محاسبات را عموما به مرتبه ی ثانیه می رساند. تنها ایراد این روش، این است که مدل های تحلیلی عموما بر اساس ساده سازی های فیزیکی استوار می باشند و از این رو به صورت گسترده ای کاربرد ندارند. استفاده ی نهایی از مدل تعیین خواهد کرد که ایا ساده سازی های انجام شده می توانند توسط کارایی محاسباتی توجیه شوند یا نه...