Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Sınırlı CSS desteğine sahip bir tarayıcı sürümü kullanıyorsunuz. En iyi deneyim için güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz. Ayrıca desteğin sürekliliğini sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan gösteriyoruz.
Slayt başına üç makale gösteren kaydırıcılar. Slaytlar arasında ilerlemek için geri ve ileri düğmelerini veya her slaytta ilerlemek için sondaki slayt denetleyici düğmelerini kullanın.
Mikroyapının paslanmaz çelik sacların şekillendirilebilirliği üzerindeki etkisi sac metal işleme mühendisleri için büyük bir endişe kaynağıdır. Östenitik çelikler için, mikro yapıda deformasyon martensitinin (\({\alpha}^{^{\prime))\)-martensit) varlığı, önemli ölçüde sertleşmeye ve şekillendirilebilirlikte azalmaya yol açar. Bu çalışmada farklı martensitik dayanımlara sahip AISI 316 çeliklerinin şekillendirilebilirliğinin deneysel ve yapay zeka yöntemleriyle değerlendirilmesi amaçlandı. İlk aşamada başlangıç kalınlığı 2 mm olan AISI 316 çeliği tavlandı ve çeşitli kalınlıklara soğuk haddelendi. Daha sonra, göreceli gerinim martensit alanı metalografik test yoluyla ölçüldü. Haddelenmiş levhaların şekillendirilebilirliği, bir gerinim sınır diyagramı (FLD) elde etmek için bir yarım küre patlama testi kullanılarak belirlendi. Deneyler sonucunda elde edilen veriler ayrıca yapay nöro-bulanık girişim sistemini (ANFIS) eğitmek ve test etmek için kullanılır. ANFIS eğitiminin ardından sinir ağı tarafından tahmin edilen baskın türler, yeni bir dizi deneysel sonuçla karşılaştırıldı. Sonuçlar, soğuk haddelemenin bu tip paslanmaz çeliğin şekillendirilebilirliği üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olduğunu, ancak sacın mukavemetinin büyük ölçüde arttığını göstermektedir. Ayrıca ANFIS deneysel ölçümlerle karşılaştırıldığında tatmin edici sonuçlar göstermektedir.
Sac metal oluşturma yeteneği, onlarca yıldır bilimsel makalelerin konusu olmasına rağmen metalurjide ilgi çekici bir araştırma alanı olmaya devam etmektedir. Yeni teknik araçlar ve hesaplamalı modeller, şekillendirilebilirliği etkileyen potansiyel faktörlerin bulunmasını kolaylaştırıyor. En önemlisi, son yıllarda Kristal Plastisite Sonlu Elemanlar Yöntemi (CPFEM) kullanılarak mikroyapının şekil sınırı açısından önemi ortaya çıkmıştır. Öte yandan, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve elektron geri saçılım kırınımının (EBSD) varlığı, araştırmacıların deformasyon sırasında kristal yapıların mikroyapısal aktivitesini gözlemlemesine yardımcı olur. Metallerdeki farklı fazların etkisini, tane boyutunu ve yönelimini ve tane seviyesindeki mikroskobik kusurları anlamak, şekillendirilebilirliği tahmin etmede kritik öneme sahiptir.
Şekillendirilebilirliğin büyük ölçüde 1, 2, 3 yollarına bağlı olduğu gösterildiğinden, şekillendirilebilirliğin belirlenmesi başlı başına karmaşık bir süreçtir. Bu nedenle, nihai şekillendirme gerilimine ilişkin geleneksel kavramlar orantısız yükleme koşulları altında güvenilmezdir. Öte yandan endüstriyel uygulamalardaki çoğu yük yolu orantısız yükleme olarak sınıflandırılır. Bu bakımdan geleneksel hemisferik ve deneysel Marciniak-Kuchinsky (MK) yöntemleri4,5,6 dikkatli kullanılmalıdır. Son yıllarda başka bir kavram olan Kırılma Limit Diyagramı (FFLD), birçok şekillendirilebilirlik mühendisinin dikkatini çekmiştir. Bu konseptte sacın şekillendirilebilirliğini tahmin etmek için bir hasar modeli kullanılır. Bu bağlamda, yol bağımsızlığı başlangıçta analize dahil edilmiştir ve sonuçlar, ölçeklenmemiş deneysel sonuçlarla iyi bir uyum içindedir7,8,9. Bir sacın şekillendirilebilirliği çeşitli parametrelere ve sacın işlenme geçmişinin yanı sıra metalin mikro yapısına ve fazına bağlıdır10,11,12,13,14,15.
Boyut bağımlılığı, metallerin mikroskobik özellikleri dikkate alındığında bir sorundur. Küçük deformasyon alanlarında titreşim ve burkulma özelliklerinin bağımlılığının büyük ölçüde malzemenin uzunluk ölçeğine bağlı olduğu gösterilmiştir16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, 28,29,30. Tane büyüklüğünün şekillendirilebilirlik üzerindeki etkisi sektörde uzun süredir bilinmektedir. Yamaguchi ve Mellor [31] teorik analiz kullanarak tane boyutu ve kalınlığının metal levhaların çekme özellikleri üzerindeki etkisini araştırdılar. Marciniac modelini kullanarak, çift eksenli çekme yüklemesi altında, kalınlığın tane boyutuna oranındaki azalmanın, levhanın çekme özelliklerinde bir azalmaya yol açtığını bildirmişlerdir. Wilson ve arkadaşlarının deneysel sonuçları. 32, kalınlığın ortalama tane çapına (t/d) düşürülmesinin, üç farklı kalınlıktaki metal levhaların çift eksenli uzayabilirliğinde bir azalmaya yol açtığını doğruladı. 20'den düşük t/d değerlerinde, gözle görülür deformasyon homojensizliğinin ve boyun vermenin esas olarak levha kalınlığındaki bireysel taneciklerden etkilendiği sonucuna vardılar. Ulvan ve Koursaris33 tane boyutunun 304 ve 316 östenitik paslanmaz çeliklerin genel işlenebilirliği üzerindeki etkisini inceledi. Bu metallerin şekillendirilebilirliğinin tane boyutundan etkilenmediğini ancak çekme özelliklerinde küçük değişikliklerin görülebildiğini bildiriyorlar. Bu çeliklerin mukavemet özelliklerinin azalmasına neden olan tane boyutundaki artıştır. Dislokasyon yoğunluğunun nikel metallerinin akış stresi üzerindeki etkisi, dislokasyon yoğunluğunun tane boyutuna bakılmaksızın metalin akış stresini belirlediğini göstermektedir34. Tanecik etkileşimi ve başlangıç oryantasyonu aynı zamanda Becker ve Panchanadiswaran tarafından kristal plastisite35 deneyleri ve modellemesi kullanılarak araştırılan alüminyum dokusunun evrimi üzerinde de büyük etkiye sahiptir. Analizlerindeki sayısal sonuçlar deneylerle iyi bir uyum içindedir, ancak bazı simülasyon sonuçları uygulanan sınır koşullarının sınırlamaları nedeniyle deneylerden farklılık göstermektedir. Kristal plastisite desenleri incelenerek ve deneysel olarak tespit edilerek haddelenmiş alüminyum levhalar farklı şekillendirilebilirlik gösterir36. Sonuçlar, farklı levhaların gerilim-gerinim eğrilerinin neredeyse aynı olmasına rağmen, başlangıç değerlerine dayalı olarak şekillendirilebilirliklerinde önemli farklılıklar olduğunu gösterdi. Amelirad ve Asempour, ostenitik paslanmaz çelik saclara yönelik gerilim-gerinim eğrilerini elde etmek için deneyler ve CPFEM'i kullandı37. Simülasyonları, tane boyutundaki artışın FLD'de yukarı doğru kaydığını ve sınırlayıcı bir eğri oluşturduğunu gösterdi. Buna ek olarak, aynı yazarlar tane yönelimi ve morfolojisinin boşlukların38 oluşumu üzerindeki etkisini araştırdılar.
Östenitik paslanmaz çeliklerde tane morfolojisi ve yöneliminin yanı sıra ikiz ve ikincil fazların durumu da önemlidir. Eşleştirme, TWIP 39 çeliğinde sertleşmenin ve uzama artışının ana mekanizmasıdır. Hwang40, yeterli çekme tepkisine rağmen TWIP çeliklerinin şekillendirilebilirliğinin zayıf olduğunu bildirdi. Ancak deformasyon ikizlemesinin östenitik çelik sacların şekillendirilebilirliği üzerindeki etkisi yeterince araştırılmamıştır. Mishra ve ark. 41 çeşitli çekme gerilimi yolları altında ikizlenmeyi gözlemlemek için östenitik paslanmaz çelikler üzerinde çalıştı. İkizlerin hem tavlanmış ikizlerin hem de yeni nesil ikizlerin çürüme kaynaklarından kaynaklanabileceğini buldular. En büyük ikizlerin çift eksenli gerilim altında oluştuğu gözlemlenmiştir. Ayrıca ostenitin \({\alpha}^{^{\prime}}\)-martenzite dönüşmesinin gerinim yoluna bağlı olduğu kaydedildi. Hong ve ark. 42, 316L östenitik çeliğin seçici lazerle eritilmesinde, gerilim kaynaklı ikizlenme ve martensitin, bir dizi sıcaklıkta hidrojen kırılganlığı üzerindeki etkisini araştırdı. Hidrojenin sıcaklığa bağlı olarak arızaya neden olabileceği veya 316L çeliğin şekillendirilebilirliğini artırabileceği gözlemlendi. Shen ve ark. 43, çeşitli yükleme hızlarında çekme yüklemesi altında deformasyon martenzit hacmini deneysel olarak ölçtü. Çekme gerinimindeki artışın martenzit fraksiyonunun hacim fraksiyonunu arttırdığı bulunmuştur.
Yapay zeka yöntemleri, problemin fiziksel ve matematiksel temellerine başvurmadan karmaşık problemleri modellemedeki çok yönlülüğü nedeniyle bilim ve teknolojide kullanılmaktadır44,45,46,47,48,49,50,51,52 Yapay zeka yöntemlerinin sayısı artıyor . Moradi ve ark. 44 kişi, daha ince nanosilika parçacıkları üretmek amacıyla kimyasal koşulları optimize etmek için makine öğrenimi tekniklerini kullandı. Diğer kimyasal özellikler aynı zamanda birçok araştırma makalesinde araştırılan nano ölçekli malzemelerin özelliklerini de etkilemektedir53. Ce ve ark. 45, çeşitli haddeleme koşulları altında sade karbonlu çelik sacın şekillendirilebilirliğini tahmin etmek için ANFIS'i kullandı. Soğuk haddeleme nedeniyle yumuşak çelikteki dislokasyon yoğunluğu önemli ölçüde arttı. Sade karbonlu çelikler, sertleşme ve onarıcı mekanizmaları bakımından östenitik paslanmaz çeliklerden farklılık gösterir. Basit karbon çeliğinde metalin mikro yapısında faz dönüşümleri meydana gelmez. Metal fazına ek olarak metallerin sünekliği, kırılması, işlenebilirliği vb. çeşitli ısıl işlem, soğuk işlem ve yaşlandırma sırasında ortaya çıkan diğer bazı mikroyapısal özelliklerden de etkilenir54,55,56,57,58,59 ,60. , 61, 62. Son zamanlarda Chen ve ark. 63, soğuk haddelemenin 304L çeliğin şekillendirilebilirliği üzerindeki etkisini inceledi. Sinir ağını şekillendirilebilirliği tahmin edecek şekilde eğitmek için fenomenolojik gözlemleri yalnızca deneysel testlerde dikkate aldılar. Aslında östenitik paslanmaz çelikler söz konusu olduğunda, levhanın çekme özelliklerini azaltmak için çeşitli faktörler bir araya gelir. Lu ve diğerleri64 çeşitli parametrelerin delik genişleme süreci üzerindeki etkisini gözlemlemek için ANFIS'i kullandı.
Yukarıdaki incelemede kısaca tartışıldığı gibi, mikro yapının şekil sınırı diyagramı üzerindeki etkisi literatürde çok az ilgi görmüştür. Öte yandan birçok mikroyapısal özelliğin de dikkate alınması gerekir. Bu nedenle tüm mikroyapısal faktörlerin analitik yöntemlere dahil edilmesi neredeyse imkansızdır. Bu anlamda yapay zekanın kullanımı faydalı olabilir. Bu bağlamda, bu çalışma mikroyapısal faktörlerin bir yönünün, yani stres kaynaklı martensitin varlığının paslanmaz çelik sacların şekillendirilebilirliği üzerindeki etkisini araştırmaktadır. Bu çalışma, yalnızca deneysel FLD eğrilerinden ziyade mikroyapısal özelliklere odaklanılması nedeniyle şekillendirilebilirlik açısından diğer yapay zeka çalışmalarından farklıdır. Çeşitli martenzit içerikli 316 çeliğin şekillendirilebilirliğini deneysel ve yapay zeka yöntemlerini kullanarak değerlendirmeye çalıştık. İlk aşamada, başlangıç kalınlığı 2 mm olan 316 çeliği tavlandı ve çeşitli kalınlıklara soğuk haddelendi. Daha sonra metalografik kontrol kullanılarak martensitin bağıl alanı ölçüldü. Haddelenmiş levhaların şekillendirilebilirliği, bir gerinim sınır diyagramı (FLD) elde etmek için bir yarım küre patlama testi kullanılarak belirlendi. Ondan alınan veriler daha sonra yapay nöro-bulanık girişim sistemini (ANFIS) eğitmek ve test etmek için kullanıldı. ANFIS eğitimi sonrasında sinir ağı tahminleri yeni bir dizi deneysel sonuçla karşılaştırılır.
Bu çalışmada kullanılan 316 östenitik paslanmaz çelik metal levha, Tablo 1'de gösterildiği gibi bir kimyasal bileşime ve 1,5 mm'lik bir başlangıç kalınlığına sahiptir. 1050°C'de 1 saat tavlama, ardından levhadaki artık gerilimleri gidermek ve düzgün bir mikro yapı elde etmek için suyla söndürme yapılır.
Östenitik çeliklerin mikro yapısı çeşitli asitleme yöntemleri kullanılarak ortaya çıkarılabilir. En iyi dağlayıcılardan biri damıtılmış suda %60 nitrik asittir ve 1 VDC'de 120 saniye38 dağlanır. Bununla birlikte, bu aşındırıcı yalnızca tanecik sınırlarını gösterir ve Şekil 1a'da gösterildiği gibi çift tanecik sınırlarını belirleyemez. Başka bir aşındırıcı, Şekil 1b'de gösterildiği gibi ikiz sınırların iyi bir şekilde görüntülenebildiği ancak tane sınırlarının olmadığı gliserol asetattır. Ek olarak, yarı kararlı ostenitik fazın \({\alpha }^{^{\prime}}\)-martensit fazına dönüştürülmesinden sonra, mevcut çalışmanın ilgi alanı olan gliserol asetat aşındırıcı kullanılarak tespit edilebilir.
Tavlamadan sonra metal plaka 316'nın çeşitli dağlayıcılarla gösterilen mikro yapısı, (a) 200x, 120 saniye boyunca 1,5 V'de damıtılmış suda %60 \({\mathrm{HNO}}__{3}\) ve (b) 200x , gliseril asetat.
Tavlanan levhalar, haddelenmek üzere 11 cm genişliğinde ve 1 m uzunluğunda levhalar halinde kesildi. Soğuk haddeleme tesisinde 140 mm çapında iki simetrik rulo bulunmaktadır. Soğuk haddeleme işlemi, 316 paslanmaz çelikte ostenitin deformasyon martenzitine dönüşmesine neden olur. Farklı kalınlıklarda soğuk haddeleme sonrasında martenzit fazının ostenit fazına oranının aranması. Şek. Şekil 2, metal levhanın mikro yapısının bir örneğini göstermektedir. Şek. Şekil 2a, levhaya dik bir yönden bakıldığında haddelenmiş bir numunenin metalografik görüntüsünü göstermektedir. Şek. ImageJ65 yazılımı kullanılarak Şekil 2b'de martensitik kısım siyah renkle vurgulanmıştır. Bu açık kaynaklı yazılımın araçlarını kullanarak martenzit fraksiyonunun alanı ölçülebilir. Tablo 2, kalınlıkta çeşitli azalmalara kadar haddeleme sonrasında martensitik ve ostenitik fazların ayrıntılı fraksiyonlarını göstermektedir.
Kalınlığı %50 azalacak şekilde yuvarlandıktan sonra 316 L'lik bir levhanın mikro yapısı, levha düzlemine dik olarak bakıldığında, 200 kez büyütülmüş, gliserol asetat.
Tablo 2'de sunulan değerler, aynı metalografik numunenin farklı yerlerinde çekilen üç fotoğraf üzerinden ölçülen martensit fraksiyonlarının ortalaması alınarak elde edilmiştir. Ayrıca şek. Şekil 3, soğuk haddelemenin martensit üzerindeki etkisini daha iyi anlamak için ikinci dereceden uydurma eğrilerini göstermektedir. Soğuk haddelenmiş durumdaki martenzit oranı ile kalınlık azalması arasında neredeyse doğrusal bir ilişki olduğu görülebilir. Ancak ikinci dereceden bir ilişki bu ilişkiyi daha iyi temsil edebilir.
Başlangıçta tavlanmış bir 316 çelik sacın soğuk haddelenmesi sırasında kalınlık azalmasının bir fonksiyonu olarak martenzit oranındaki değişim.
Şekillendirme sınırı, yarımküre patlama testleri37,38,45,66 kullanılarak olağan prosedüre göre değerlendirildi. Toplamda, bir dizi deneysel numune olarak Şekil 4a'da gösterilen boyutlarda lazer kesim yoluyla altı numune üretildi. Martenzit fraksiyonunun her durumu için üç takım test numunesi hazırlandı ve test edildi. Şek. Şekil 4b'de kesilmiş, cilalanmış ve işaretlenmiş numuneler gösterilmektedir.
Nakazima kalıplama numune boyutunu ve kesme tahtasını sınırlar. (a) Boyutlar, (b) Kesilmiş ve işaretlenmiş numuneler.
Yarı küresel zımbalama testi, 2 mm/s ilerleme hızına sahip bir hidrolik pres kullanılarak gerçekleştirildi. Zımbanın ve tabakanın temas yüzeyleri, sürtünmenin şekillendirme sınırları üzerindeki etkisini en aza indirmek için iyi bir şekilde yağlanmıştır. Numunede önemli bir daralma veya kırılma gözlemlenene kadar teste devam edin. Şek. Şekil 5, cihazdaki tahrip edilmiş numuneyi ve test sonrası numuneyi göstermektedir.
Şekillendirme limiti yarım küre patlama testi, (a) test donanımı, (b) test donanımındaki kopma sırasındaki numune plakası, (c) testten sonra aynı numune kullanılarak belirlendi.
Jang67 tarafından geliştirilen nöro-bulanık sistem, yaprak oluşumu sınır eğrisi tahmini için uygun bir araçtır. Bu tür yapay sinir ağları, belirsiz açıklamalara sahip parametrelerin etkisini içerir. Bu onların kendi alanlarında her türlü gerçek değeri elde edebilecekleri anlamına gelir. Bu türdeki değerler ayrıca değerlerine göre sınıflandırılır. Her kategorinin kendine has kuralları vardır. Örneğin, bir sıcaklık değeri herhangi bir reel sayı olabilir ve bu değere bağlı olarak sıcaklıklar soğuk, orta, sıcak ve sıcak olarak sınıflandırılabilir. Bu konuda örneğin düşük sıcaklıklar için kural “ceket giyin” kuralı, yüksek sıcaklıklar için ise “yeterli tişört” kuralıdır. Bulanık mantığın kendisinde çıktı, doğruluk ve güvenilirlik açısından değerlendirilir. Sinir ağı sistemlerinin bulanık mantıkla birleşimi ANFIS'in güvenilir sonuçlar vermesini sağlar.
Jang67 tarafından sağlanan Şekil 6, basit bir bulanık sinir ağını göstermektedir. Gösterildiği gibi ağ iki girdi almaktadır; çalışmamızda girdi mikro yapıdaki martenzit oranı ve küçük gerinimin değeridir. Analizin ilk seviyesinde, giriş değerleri bulanık kurallar ve üyelik fonksiyonları (FC) kullanılarak bulanıklaştırılır:
\(i=1, 2\) için, girdinin iki açıklama kategorisine sahip olduğu varsayılır. MF herhangi bir üçgen, yamuk, Gauss veya başka herhangi bir şekli alabilir.
\({A_{i}\) ve \({B_{i}\) kategorileri ve bunların 2. seviyedeki MF değerleri temel alınarak, Şekil 7'de gösterildiği gibi bazı kurallar benimsenmiştir. katmanda çeşitli girdilerin etkileri bir şekilde birleştirilir. Burada martensit fraksiyonunun etkisini ve küçük gerinim değerlerini birleştirmek için aşağıdaki kurallar kullanılır:
Bu katmanın çıkışına \({w__{i}\) ateşleme yoğunluğu denir. Bu ateşleme yoğunlukları, aşağıdaki ilişkiye göre katman 3'te normalleştirilir:
4. katmanda, giriş parametrelerinin başlangıç değerlerinin etkisini hesaba katmak için Takagi ve Sugeno kuralları67,68 hesaplamaya dahil edilir. Bu katman aşağıdaki ilişkilere sahiptir:
Ortaya çıkan \({f__{i}\), katmanlardaki normalleştirilmiş değerlerden etkilenir ve bu, nihai sonucu, ana çözgü değerlerini verir:
burada \(NR\) kural sayısını temsil eder. Sinir ağının buradaki rolü, bilinmeyen ağ parametrelerini düzeltmek için dahili optimizasyon algoritmasını kullanmaktır. Bilinmeyen parametreler, sonuçta ortaya çıkan parametreler \(\left\{{p} {i}, {q} _ {i}, {r _ {i}\right\}\) ve MF ile ilgili parametrelerdir. genelleştirilmiş rüzgar çanları şekil fonksiyonu olarak kabul edilir:
Şekil sınırı diyagramları, sacın kimyasal bileşiminden deformasyon geçmişine kadar birçok parametreye bağlıdır. Çekme testi parametreleri de dahil olmak üzere bazı parametrelerin değerlendirilmesi kolaydır, diğerleri ise metalografi veya artık gerilimin belirlenmesi gibi daha karmaşık prosedürler gerektirir. Çoğu durumda, her bir tabaka partisi için bir gerinim sınırı testinin yapılması tavsiye edilir. Ancak bazen şekillendirme sınırına yaklaşmak için başka test sonuçları da kullanılabilir. Örneğin, birçok çalışma sacın şekillendirilebilirliğini belirlemek için çekme testi sonuçlarını kullanmıştır69,70,71,72. Diğer çalışmalar analizlerine tane kalınlığı ve boyutu31,73,74,75,76,77 gibi daha fazla parametre dahil etmiştir. Ancak izin verilen tüm parametrelerin dahil edilmesi hesaplama açısından avantajlı değildir. Dolayısıyla ANFIS modellerinin kullanılması bu sorunların çözümünde makul bir yaklaşım olabilir45,63.
Bu makalede martenzit içeriğinin 316 östenitik çelik sacın şekillendirme limit diyagramına etkisi araştırılmıştır. Bu bağlamda deneysel testler kullanılarak bir veri seti hazırlanmıştır. Geliştirilen sistemin iki girdi değişkeni vardır: metalografik testlerde ölçülen martensit oranı ve küçük mühendislik gerinimlerinin aralığı. Sonuç, şekillendirme sınır eğrisinde büyük bir mühendislik deformasyonudur. Üç tip martensitik fraksiyon vardır: ince, orta ve yüksek fraksiyonlar. Düşük, martenzit oranının %10'dan az olduğu anlamına gelir. Orta koşullar altında martenzit oranı %10 ila %20 arasında değişir. Yüksek martenzit değerlerinin %20'den fazla olduğu kabul edilir. Ek olarak ikincil gerinim, FLD0'ı belirlemek için kullanılan dikey eksene yakın -%5 ile %5 arasında üç farklı kategoriye sahiptir. Pozitif ve negatif aralıklar diğer iki kategoridir.
Yarım küre testinin sonuçları Şekil 2'de gösterilmektedir. Şekilde, 5'i bireysel haddelenmiş levhaların FLD'si olan 6 limit şekillendirme diyagramı gösterilmektedir. Verilen bir güvenlik noktası ve bunun bir limit eğrisi (FLC) oluşturan üst limit eğrisi. Son şekil tüm FLC'leri karşılaştırmaktadır. Son şekilde görüldüğü gibi 316 östenitik çelikte martenzit oranının artması sacın şekillendirilebilirliğini azaltmaktadır. Öte yandan, martenzit oranının arttırılması FLC'yi kademeli olarak dikey eksen etrafında simetrik bir eğriye dönüştürür. Son iki grafikte eğrinin sağ tarafı sola göre biraz daha yüksektir, bu da çift eksenli gerilimdeki şekillendirilebilirliğin tek eksenli gerilime göre daha yüksek olduğu anlamına gelir. Ayrıca, martensit oranının artmasıyla birlikte boyunlandırma öncesi hem küçük hem de büyük mühendislik şekil değiştirmeleri azalır.
316 bir limit eğrisi oluşturuyor. Martenzit oranının östenitik çelik sacların şekillendirilebilirliğine etkisi. (güvenlik noktası SF, oluşum sınır eğrisi FLC, martensit M).
Sinir ağı, %7,8, 18,3 ve 28,7'lik martensit fraksiyonlarına sahip 60 set deneysel sonuçla eğitildi. Doğrulama işlemi için %15,4'lük martenzit veri seti ve test süreci için %25,6'lık bir veri seti ayrıldı. 150 çağdan sonraki hata yaklaşık %1,5'tir. Şek. Şekil 9, eğitim ve test için sağlanan gerçek çıktı (\({\epsilon _{1}\), temel mühendislik iş yükü) arasındaki korelasyonu gösterir. Gördüğünüz gibi, eğitilmiş NFS, sac metal parçalar için \({\epsilon} _{1}\)'yi tatmin edici bir şekilde tahmin ediyor.
(a) Eğitim süreci sonrasında tahmin edilen ve gerçekleşen değerler arasındaki korelasyon, (b) Eğitim ve doğrulama sırasında FLC üzerindeki ana mühendislik yükleri için tahmin edilen ve gerçekleşen değerler arasındaki hata.
Eğitim sırasında bir noktada ANFIS ağı kaçınılmaz olarak geri dönüştürülür. Bunu belirlemek için “kontrol” adı verilen paralel bir kontrol gerçekleştirilir. Doğrulama hata değeri eğitim değerinden saparsa ağ yeniden eğitilmeye başlar. Şekil 9b'de gösterildiği gibi, 150. çağdan önce, öğrenme ve doğrulama eğrileri arasındaki fark küçüktür ve kabaca aynı eğriyi takip ederler. Bu noktada doğrulama işlemi hatası, ANFIS'in aşırı uyumunun bir işareti olan öğrenme eğrisinden sapmaya başlar. Böylece 150. tur için ANFIS ağı %1,5 hatayla korunmuş oluyor. Daha sonra ANFIS için FLC tahmini tanıtılmaktadır. Şek. Şekil 10, eğitim ve doğrulama sürecinde kullanılan seçilen numuneler için tahmin edilen ve gerçek eğrileri göstermektedir. Bu eğrilerden elde edilen veriler ağı eğitmek için kullanıldığından, çok yakın tahminlerin gözlemlenmesi şaşırtıcı değildir.
Çeşitli martensit içerik koşulları altında gerçek deneysel FLC ve ANFIS tahmin eğrileri. Bu eğriler eğitim sürecinde kullanılır.
ANFIS modeli son örneğe ne olduğunu bilmiyor. Bu nedenle, eğitilmiş ANFIS'imizi FLC için %25,6 martensit fraksiyonuna sahip numuneler göndererek test ettik. Şek. Şekil 11, deneysel FLC'nin yanı sıra ANFIS FLC tahminini de göstermektedir. Tahmin edilen değer ile deneysel değer arasındaki maksimum hata %6,2'dir ve bu, eğitim ve doğrulama sırasında tahmin edilen değerden daha yüksektir. Ancak bu hata FLC'yi teorik olarak tahmin eden diğer çalışmalarla karşılaştırıldığında kabul edilebilir bir hatadır37.
Endüstride şekillendirilebilirliği etkileyen parametreler bir dil şeklinde açıklanmaktadır. Örneğin, "kaba tanecik şekillendirilebilirliği azaltır" veya "soğuk işlemenin artması FLC'yi azaltır". ANFIS ağına ilk aşamada girdiler düşük, orta ve yüksek gibi dilsel kategorilere göre sınıflandırılır. Ağdaki farklı kategoriler için farklı kurallar vardır. Bu nedenle endüstride bu tür ağlar, dilsel açıklamalara ve analizlere çeşitli faktörleri dahil etmek açısından çok yararlı olabilir. Bu çalışmada ANFIS'in olanaklarından yararlanmak amacıyla östenitik paslanmaz çeliklerin mikro yapısının temel özelliklerinden birini dikkate almaya çalıştık. 316'nın gerilim kaynaklı martenzit miktarı, bu kesici uçların soğuk işlenmesinin doğrudan bir sonucudur. Deneyler ve ANFIS analizi yoluyla, bu tür östenitik paslanmaz çelikteki martensit oranının arttırılmasının, 316 plakasının FLC'sinde önemli bir düşüşe yol açtığı, dolayısıyla martensit oranının %7,8'den %28,7'ye çıkarılmasının, FLD0 0,35'ten. sırasıyla 0,1'e kadar. Öte yandan, eğitilmiş ve doğrulanmış ANFIS ağı, diğer teorik prosedürler ve fenomenolojik ilişkilerle karşılaştırıldığında kabul edilebilir bir hata marjı olan maksimum %6,5 hatayla mevcut deneysel verilerin %80'ini kullanarak FLC'yi tahmin edebilir.
Mevcut çalışmada kullanılan ve/veya analiz edilen veri kümeleri, makul talep üzerine ilgili yazarlardan temin edilebilir.
Iftikhar, CMA ve diğerleri. Orantılı ve orantısız yükleme yolları altında ekstrüde edilmiş AZ31 magnezyum alaşımının "olduğu gibi" sonraki akma yollarının gelişimi: CPFEM deneyleri ve simülasyonları. dahili J. Prast. 151, 103216 (2022).
Iftikhar, TsMA ve ark. Tavlanmış AA6061 alaşımının orantılı ve orantısız yükleme yolları boyunca plastik deformasyondan sonra sonraki akma yüzeyinin gelişimi: kristal plastisitenin deneyleri ve sonlu elemanlar modellemesi. dahili J. Plast 143, 102956 (2021).
Manik, T., Holmedal, B. & Hopperstad, OS Gerilme yolu değişikliklerinden kaynaklanan geçici gerilimler, iş sertleşmesi ve alüminyum r değerleri. dahili J. Prast. 69, 1–20 (2015).
Mamushi, H. ve diğerleri. Normal basıncın etkisini dikkate alarak sınırlayıcı şekillendirme diyagramını belirlemek için yeni bir deneysel yöntem. dahili J. Alma mater. biçim. 15(1), 1 (2022).
Yang Z. ve ark. AA7075-T6 Sac Metalin Sünek Kırılma Parametreleri ve Gerinim Limitlerinin Deneysel Kalibrasyonu. J. Alma mater. işlem. teknolojiler. 291, 117044 (2021).
Petrits, A. ve ark. Ultra esnek ferroelektrik dönüştürücülere ve organik diyotlara dayalı gizli enerji toplama cihazları ve biyomedikal sensörler. Ulusal komün. 12(1), 2399 (2021).
Başak, S. ve Panda, SK Yld 2000–2d akma modelini kullanarak polar etkili plastik deformasyon yollarında önceden deforme edilmiş çeşitli plakaların boyun verme ve kırılma sınırlarının analizi. J. Alma mater. işlem. teknolojiler. 267, 289–307 (2019).
Başak, S. ve Panda, SK Anizotropik Saclarda Kırılma Deformasyonları: Deneysel Değerlendirme ve Teorik Tahminler. dahili J. Mecha. bilim. 151, 356–374 (2019).
Jalefar, F., Hashemi, R. & Hosseinipur, SJ Gerinim yörüngesini değiştirmenin kalıplama limit diyagramı AA5083 üzerindeki etkisinin deneysel ve teorik çalışması. dahili J. Adv. üretici. teknolojiler. 76(5–8), 1343–1352 (2015).
Habibi, M. ve ark. Sürtünme karıştırma kaynaklı işlenmemiş parçaların mekanik özelliklerinin, şekillendirilebilirliğinin ve sınırlayıcı şekillendirme diyagramının deneysel incelenmesi. J. Maker. işlem. 31, 310–323 (2018).
Habibi, M. ve diğerleri. Bükülmenin etkisi dikkate alınarak MC modelinin sonlu elemanlar modellemesine dahil edilmesiyle limit diyagramı oluşturulmuştur. işlem. Kürk Enstitüsü. proje. L 232(8), 625–636 (2018).
Gönderim zamanı: Haz-08-2023