۲/۴۶

۲/۵۴

در جدول ذیل نیز میزان تولید ناخالص ملی کشورهای عضو شورای همکاری خلیج فارس ، درآمد سرانه این کشورها و بودجه نظامی آنها در سال ۲۰۱۱ مشخص گردیده است که اطلاعات مربوط به کشور عربستان سعودی در آن به رنگ آبی مشخص گردیده است(۲۰۱۴، The Gulf and the Arabian Peninsula )
جدول ۳ مقایسه درآمد سرانه کشورهای عضو شورا با بودجه نظامی

۱-۴ درجات نیروهای مسلح عربستان سعودی

در نیروهای مسلح عربستان سعودی درجات افسری از ستواندومی آغاز و تا ارتشبدی ادامه می یابد . فرماندهان نیروهای مسلح عربستان عموماً دارای درجه سرلشکری می باشند .
در تصویر ذیل روند اخذ درجات در نیروهای مسلح عربستان و شکل هر یک مشخص گردیده است .

شکل ۱ درجات نیروهای مسلح عربستان سعودی

۱-۵ نیروی زمینی عربستان سعودی

نیروی زمینی عربستان سعودی با برخورداری از حدود ۷۵۰۰۰ نیروی فعال ، بزرگترین نیروی زمینی کشورهای عضو شورای همکاری
خلیج فارس محسوب می گردد و مسئولیت اجرای عملیات های نظامی زمینی را در این کشور برعهده دارد .
ستاد فرماندهی نیروی زمینی ارتش عربستان در شهر ریاض پایتخت این کشور قرار دارد و با دارا بودن پنج معاونت شامل معاونت نیروی انسانی ، معاونت اطلاعات و امنیت ، معاونت عملیات و آموزش ، معاونت پشتیبانی و لجستیک و معاونت امور نظامیان و غیرنظامیان ، نسبت به کنترل و هماهنگی یگان های تابعه نیروی زمینی این کشور اقدام می نماید ( ۲۰۱۴ ، CSIS)

۱-۵-۱ ساختار سازمانی نیروی زمینی عربستان سعودی

نیروی زمینی عربستان سعودی پس از جنگ خلیج فارس دچار تحولات زیادی شده و به لحاظ کیفی وکمی گسترش یافته و تعداد نیروی انسانی ، تجهیزات زرهی ، نفربرها و بالگردهای آن حدود دو برابر افزایش یافته است و یگان های رزمی آن نیز توسعه یافته اند . اکثر یگان های نیروی زمینی عربستان در شهرک های نظامی این کشور از جمله شهرک نظامی ملک فهد ، شهرک نظامی ملک خالد ، شهرک نظامی ملک فیصل و … مستقر گردیده اند ( ۲۰۱۴ ، CSIS)
در سال ۲۰۱۴ نیروی زمینی عربستان سعودی دارای چهار تیپ زرهی ، پنج تیپ پیاده مکانیزه ، یک تیپ هوابرد ، یک تیپ گارد پادشاهی ، دو گردان مستقل تفنگدار دریایی و نیز فرماندهی هوانیروز می باشد . بنابراین نیروی زمینی عربستان در مجموع دارای ده تیپ رزمی و یک تیپ گارد پادشاهی می باشد. در حال حاضر«سرلشکر خالد بن بندر» فرماندهی نیروی زمینی کشور عربستان را برعهده

دارد ( ۲۰۱۴ ، cloudfront)
در جدول ذیل ، ساختار سازمانی نیروی زمینی عربستان مشخص گردیده است(۲۰۱۳ ،global security)
چارت سازمانی ۲ ساختار نیروی زمینی عرستان سعودی
تیپ های دوازده و شش مکانیزه نیروی زمینی عربستان در شهرک نظامی ملک فیصل واقع در منطقه تبوک ، تیپ های ۴ زرهی و ۱۱ مکانیزه در شهرک نظامی ملک عبدالعزیز واقع در منطقه «مشیت خامس»^[۱] ، تیپ های ۲۰ و ۸ مکانیزه در شهرک نظامی ملک خالد واقع در نزدیکی حفرالباطن و تیپ ۱۰ مکانیزه در منطقه شراره^[۲] واقع در نزدکی مرز یمن گسترش یافته اند . فرماندهی هوانیروز نیروی زمینی عربستان در سال ۱۹۸۶ تشکیل شده و دارای بالگردهای Bell 406 و AH-64 می باشد . گارد پادشاهی نیروی زمینی عربستان نیز یک تیپ مستقل است که در نزدیکی شهر ریاض مستقر گردیده و متشکل از سه گردان مجهز به تجهیزات زرهی سبک می باشد ( ۲۰۱۴ ، CSIS)

۱-۵-۲ تجهیزات نیروی زمینی عربستان سعودی

نیروی زمینی عربستان سعودی به انواع تجهیزات زرهی ، توپخانه ای و نفربر تجهیز گردیده و جزءکشورهای برتر منطقه در این زمینه محسوب می گردد . در این بخش انواع تجهیزات نیروی زمینی عربستان به تفکیک مورد بررسی قرار می گیرد .

• تانک های نیروی زمینی عربستان سعودی

نیروی زمینی عربستان بطور عمده دارای سه نوع تانک بشرح جدول ذیل می باشد :
جدول ۴ تانک های نیروی زمینی عربستان

ردیف

نوع تانک

کشور سازنده

تعداد

توضیحات

۱

تانک آبرامز M1A2

آمریکا

۳۷۰

بروزرسانی شده

۲

تانک AMX-30

فرانسه

۱۵۰

متوسط

۳

تانک M60 A3

آمریکا

نتایج آزمون تعقیبی توکی نشان داد که بین بیان TGF-β_۱ در عضله FHLدر گروه های کنترل ۳ هفته ای و تمرینی ۳ هفته ای اختلاف معنی دار وجود ندارد. همچنین نتایج آزمون تعقیبی توکی نشان داد که بین بیان TGF-β_۱ در عضله FHLدر گروه های کنترل ۵ هفته ای و تمرینی ۵ هفته ای اختلاف معنی دار وجود دارد [ (۰۵/۰P < و ۵۴۴/۱۵ = (۵ و۴۲) F ] . نتایج آزمون تعقیبی توکی نشان داد که بین بیان TGF-β_۱ در عضله FHL در گروه های کنترل ۸ هفته ای و تمرینی ۸ هفته ای اختلاف معنی دار وجود دارد [ (۰۱/۰P < و ۵۴۴/۱۵ = (۵ و۴۲) F ] (نمودار ۴-۴ ).
* *
شکل ۴-۴ : نمودار بیان TGF-β_۱ در عضله FHLبین گروه تمرینی و کنترل موازی خود
( کنترل (۸=n)، تمرینی(۸=n))
۴-۳-۲٫ فرضیه دوم
به دنبال انجام ۳، ۵ و۸ هفته تمرین مقاومتی، سطوح سرمی TGF-β_۱ در رت های نر نژاد ویستار در مقایسه با گروه کنترل موازی خودکاهش معنی دار ندارد.
نتایج آزمون تحلیل واریانس یک طرفه نشان داد که به دنبال اعمال تمرین مقاومتی، سطوح سرمی TGF-β_۱ در رت های نر نژاد ویستار کاهش معنی دار دارد [ (۱ ۰/۰P < و ۱۶۸/۴ = (۵ و۴۲) F ] .
جدول ۴-۳ نتایج آزمون ANOVAبرای سطوح سرمی TGF-β_۱ بعد از ۳، ۵ و۸ هفته تمرین مقاومتی

نتایج آزمون تعقیبی توکی نشان داد که بین سطوح سرمی TGF-β_۱ در گروه های کنترل ۳ هفته ای و تمرینی ۳ هفته ای اختلاف معنی دار وجود ندارد. همچنین نتایج آزمون تعقیبی توکی نشان داد که بین بیان TGF-β_۱ در عضله FHLدر گروه های کنترل ۵ هفته ای و تمرینی ۵ هفته ای اختلاف معنی دار وجود ندارد. نتایج آزمون تعقیبی توکی نشان داد که بین بیان TGF-β_۱ در عضله FHL در گروه های کنترل ۸ هفته ای و تمرینی ۸ هفته ای اختلاف معنی دار وجود دارد [ (۰۵/۰P < و ۱۶۸/۴ = (۵ و۴۲) F ] (نمودار ۴-۵).
*
شکل ۴-۵ : نمودار سطوح سرمی TGF-β_۱ بین گروه تمرینی و کنترل موازی خود
( کنترل (۸=n)، تمرینی(۸=n))
۴-۳-۳٫فرضیه سوم
به دنبال انجام ۳، ۵ و۸ هفته تمرین مقاومتی، وزن نسبی عضله FHL در رت های نر نژاد ویستار در مقایسه با گروه کنترل موازی خود افزایش معنی دار ندارد.
نتایج آزمون تحلیل واریانس یک طرفه نشان داد که به دنبال اعمال تمرین مقاومتی، وزن نسبی عضله FHL در رت های نرنژاد ویستار افزایش معنی دار دارد [ (۱ ۰۰/۰P < و ۰۹۴/۸ =(۵ و۴۲)F ]
جدول ۴-۴ نتایج آزمون ANOVAبرای وزن نسبی عضله FHL بعد از ۳، ۵ و۸ هفته تمرین مقاومتی

۲۴

۲۵

۱۶

ماسال

۵۰۴۷

۱۷۹۸

۱۵۵

۱۰

۲

۳

۱۷

استان

۶۶۹۰۲

۱۰۷۸۱۷

۶۳۳۲۰

۳۸۷

۲۹۷

۴۲۵

۳-۶- شاخص های مورد استفاده
در این مطالعه از شاخص­ های بهره­وری که احسانی و خالدی (۱۳۸۱)، در مطالعه­ خود در مورد بهره­وری آب در کشاورزی انجام داده­اند، استفاده شده است. اهمیت این شاخص ­ها به دلیل اهداف تاکتیکی، به منظور بررسی عملکرد در بخش های مختلف؛ اهداف مدیریتی، به منظور توسعه یا تغییر نوع فعالیت ها؛ اهداف مربوط به برنامه ریزی، برای بررسی سود، زیان و تصمیم گیری مناسب می­باشد.

الف- عملکرد به ازای واحد حجم آب (CPD):
این شاخص، یکی از شاخص­ های مطرح درخصوص سنجش میزان بهره­وری آب در کشاورزی محسوب می­ شود. در واقع، شاخص مذکور، نسبت مقدار محصول تولید شده، به حجم آب مصرف شده است. بنابراین هرچه این نسبت بیشتر باشد، بیانگر مصرف صحیح­تر آب به شمار می ­آید.
CPD=C/W
در این رابطه، C میزان برنج تولیدی برحسب کیلوگرم و W حجم آب مصرفی برحسب مترمکعب می باشد. مقدار آب مصرفی در تولید برنج، می ­تواند آب تحویلی به شبکه، آب تحویلی به مزرعه، آب تحویلی به گیاه و یا حتی تبخیر و تعرق باشد که در این مطالعه آب تحویلی به شبکه مدنظر است و شاخص­ های بهره­وری بر این اساس محاسبه شده ­اند.
این شاخص را می­توان برای یک محصول، چند محصول و یا حتی کل تولیدات کشاورزی به کار برد. در این مطالعه، این شاخص برای شهرستان­های استان گیلان، ارقام مختلف برنج و نظام­های مختلف آبیاری محاسبه می­ شود. بایستی توجه داشت هرچه تنوع محصولات بیشتر باشد، احتمالاً مقدار خطا در این شاخص نیز بیشتر خواهد شد که این مسئله بیشتر به الگوی کشت، نوع واریته و غیره بستگی دارد. چنانچه مراد از استفاده از این شاخص، مقایسه یک رقم خاص محصول باشد، دقت خوبی خواهد داشت. اما اگر تعداد محصولات زیاد باشد و قصد مقایسه CPD دو منطقه با الگوی کشت نابرابر را داشته باشیم، این مقایسه از دقت کمی برخوردار خواهد بود. در عمل، ممکن است CPD یک محصول، زیاد باشد. اما این امر دلیلی بر سود اقتصادی بیشتر نیست. به طور کل چنانچه قرار باشد CPD محصولی در دو منطقه با هم مقایسه شود، این قیاس زمانی معنا دارد که بجز آب مصرفی، سایر عوامل تولید یکسان باشند.
ب- سود ناخالص به ازای واحد حجم آب (BPD)
این شاخص بیانگر میزان سود ناخالص به ازای واحد حجم آب می باشد و به صورت زیر محاسبه می شود:
BPD= B/W
در صورت کسر، B بیانگر سود ناخالص تولید محصول برحسب واحد پول (ریال) و مخرج کسر W، حجم آب مصرفی برحسب مترمکعب می باشد. این رابطه برحسب واحد پول بر واحد حجم آب مصرفی بیان می­ شود. این شاخص نیز برای شهرستان های استان گیلان، ارقام مختلف برنج و همچنین در نظام های مختلف آبیاری محاسبه می­ شود.
ج- سود خالص به ازای واحد حجم آب (NBPD)
یکی از مناسب­ترین شاخص های سنجش بهره وری آب، شاخص NBPD است. این شاخص، اصلاح شده شاخص BPD می باشد و در محاسبه ی آن از سود خالص استفاده می­ شود.
NBPD=NB/W
در صورت کسر، NB بیانگر سود خالص تولید محصول بر حسب واحد پول (ریال) و مخرج کسر، W حجم آب مصرفی برحسب مترمکعب می­باشد. به عبارت دیگر، این روش، رهیافت مناسبی برای سنجش بهره­وری آب کشاورزی به شمار می ­آید. این شاخص نیز مانند دو شاخص قبل، برای شهرستان­های استان گیلان، ارقام مختلف برنج و همچنین در نظام­های مختلف آبیاری محاسبه می­ شود. بر اساس این شاخص، هر محصولی که با مصرف میزان کمتری آب، سود بیشتری تولید نماید، از بهره­وری بیشتری برخوردار است.
۳-۷- ابزار تحقیق
ابزار جمع­آوری داده ­ها در این تحقیق پرسشنامه ای حاوی تعداد سوالات بسته و باز بود که باتوجه به اطلاعات به دست آمده از طریق مصاحبه و انجام عملیات میدانی و مزرعه­ای تدوین گردید. این پرسشنامه حاوی متغیرهای فردی نظیر سن، جنس، وضعیت تأهل، تحصیلات و متغیرهای زراعی شامل: سطح زیر کشت، منابع تأمین آب، منابع آبیاری، متوسط مالکیت، نوع رقم، میزان عملکرد و همچنین متغیرهای اقتصادی شامل هزینه­ های آماده سازی، کاشت، داشت، برداشت به روش­های سنتی، نیمه مکانیزه و مکانیزه، درآمد و سود خالص می­باشد.
روایی صوری و محتوایی پرسشنامه با بهره گرفتن از نظرات متخصصین و کارشناسان تعیین گردید به منظور آزمون پایانی یک مطالعه راهنما در خارج از محدوده ی مطالعه اصلی ترتیب داده شد و بر اساس نتایج مطالعه راهنما، پرسشنامه مورد اصلاح و بازنگری قرار گرفت. تعیین اعتماد پرسشنامه از طریق محاسبه­ی آلفای کرونباخ صورت گرفته است. این روش برای محاسبه هماهنگی درونی ابزار اندازه ­گیری از جمله پرسشنام­ها یا آزمون خصیصه­ های مختلف را اندازه گیری می­ کند؛ بکار می­رود و براساس روش اخیر ضریب اعتبار ۷۵ درصد تعیین شد. برای تکمیل پرسشنامه و انجام عملیات کیل­گیری از یکصد و هفتاد و پنج کارشناس ناظر برنج مستقر در دهستانها و روستاهای شالیزاری استان کمک گرفته شد، بطوریکه ابتدا نحوه تکمیل پرسشنامه، انجام عملیات کیل­گیری و اهداف طرح برایشان شرح داده شد تا در زمان انجام عملیات مربوطه با مشکل مواجه نگردند.
۳-۸-فرضیه های پژوهش
بین عملکرد ارقام مختلف برنج در اراضی شالیزاری تحت پوشش سه نظام آبیاری تفاوت معنی­داری وجود دارد.
بین هزینه­ های تولید برنج در اراضی شالیزاری تحت پوشش سه نظام آبیاری برای ارقام پرمحصول و بومی تفاوت معنی­داری وجود دارد.
بین سود خالص به ازای واحد حجم آب در اراضی تحت پوشش سه نظام آبیاری برای ارقام پرمحصول و بومی تفاوت معنی­داری وجود دارد.
بین سود ناخالص به ازای واحد حجم آب در اراضی تحت پوشش سه نظام آبیاری برای ارقام بومی و پرمحصول تفاوت معنی­داری وجود دارد.
بین شاخص­ های بهره­وری عملکرد به ازای واحد حجم آب در اراضی تحت پوشش سه نظام آبیاری برای ارقام بومی و پرمحصول از نظر آماری تفاوت معنی­داری وجود دارد.
۳-۹- روش های آماری و تجزیه و تحلیل داده ها
برای آگاهی بیشتر از شرایط موجود و بررسی مسائل اقتصادی و اجتماعی جامعه­ آماری ابتدا به توصیف داده ­های به دست آمده از شالیکاران توسط ابزار تحقیق (پرسشنامه) پرداخته شده و تمامی متغیرهای مورد نظر را به صورت توصیفی مورد بررسی قرار می­دهد. در همین راستا متغیرهای مورد نظر در چند بخش به صورت ویژگی­های فردی، ویژگی های زراعی، ویژگی­های اقتصادی و ویژگی­های بهره­وری پاسخگویان ارائه شده است. در بخش توصیفی به بررسی وضعیت موجود متغیرهای تحقیق پرداخته و به همین منظور از مشخصه­های آماری همچون فراوانی، درصد، نما و غیره استفاده شده و براساس نیاز از آماره­ های مرکزی و پراکندگی مانند انحراف معیار، میانگین جهت رتبه بندی و اولویت بندی گویه ­های بخش­های مختلف تحقیق استفاده شده است.

A : سطح مقطع مدار در نقطه مورد نظر
از آن­جایی که به طور معمول در سیم پیچ­ها شار مغناطیسی () و نیز سطح مقطع مدار (A) و در سرتاسر سلف یکسان است. بنابراین آن­ها را در معادله ۳-۲۸ از انتگرال بیرون آورده و معادله تبدیل به رابطه زیر خواهد شد:

اما در مورد جت به دلیل حرکت مخروطی شکل مارپیچ و نیز تغییر سطح مقطع جت در طول مسیرش، نمی­ توان آن­ها را از انتگرال بیرون آورد. بنابراین خواهیم داشت:

بنابراین برابر خواهد بود با:

با جایگذاری معادله (۳-۳۱) در معادلات (۳-۲۲) و (۳-۲۵) معادله نهایی به صورت زیر نوشته می­ شود:
(۳-۳۲)
(۳-۳۳)
طبق مباحث تئوری فوق تجربیات عملی در این تحقیق به صورت ذیل انجام شده است.
به منظور انجام آزمایشات برای تولید نانو الیاف از مواد و دستگاه‌های استفاده شده است. خصوصیات مواد به کار گرفته شده و مشخصات دستگاه‌های استفاده شده به اختصار در بخش‌های ۳-۴و۳-۵ آورده شده است.
۳-۵-مشخصات مواد مورد استفاده
الف-پلی وینیل الکل
پلی وینیل الکل یکی از معروف‌ترین موادی است که برای تولید نانو الیاف به روش الکتروریسی از آن استفاده می‌شود. پلی وینیل الکل یک پلیمر مصنوعی قابل حل در آب است. این پلیمر حالت امولسیون، فیلم و خاصیت چسبندگی دارد. پلی وینیل الکل در ۱۹۱۵ توسط اف کلات کشف شد. بعد از این کشف پلی وینیل الکل مورد استفاده موارد بیشتری قرار گرفت و هنوز نیز به کاربردهای آن افزوده می‌شود. اخیرا پلی وینیل الکل به عنوان یکی از معروف‌ترین مواد برای استفاده در الکتروریسی بشمار می‌آید که علت این امر سمی نبودن آن و اینکه این پلیمر به راحتی در آب حل می‌شود و همچنین از آن در ترکیب با پلیمرهای دیگر که قابلیت الکتروریسی را ندارند استفاده می‌شود. پلیمر آن در بیشتر موارد با آب فراهم می‌شود. فرایند الکتروریسی پلی وینیل الکل و محصول حاصل از آن با بهره گرفتن از افزودنی‌های مختلف می‌تواند تحت کنترل قرار گیرد [۵۰]. فرمول شیمیایی و بعضی از مشخصات این ماده در جدول ۳-۲ آمده است.
جدول ۳-۱- بعضی از مشخصات پلی­وینیل­الکل

ضخامت لوله
ضخامت در محل بالج لوله
کرنش در جهت ضخامت لوله
کرنش محیطی لوله
طول محل بالج لوله
شعاع خارجی لوله
شعاع گوشه قالب
چکیده
امروزه باتوجه به نیاز قطعات با استحکام بالا و وزن پایین، روش ساخت قطعات اهمیت پیدا کرده است. شکل‏دهی گازی گرم^[۱]، فرایند نوینی است که به دلیل حذف عملیات جانبی مانند جوشکاری، وزن کلی قطعات کاهش یافته، استحکام افزایش و در نهایت زمان تولید کاهش می‏یابد. به دلیل محدود بودن بازه‏ی فشار داخلی سیال (فشار شکل‏دهی) و سهولت در جریان مواد در فرایند شکل‏دهی گازی، نیاز به حرارت‏دهی لوله شکل‏دهی^[۲] که در نهایت منجر به بالج موفق شود اهمیت پیدا می‏کند. در این فرایند بجای فشار سیال آب یا روغن درون لوله که در نهایت منجر به شکل‏دهی آن می‏شود، از فشار هوا جهت شکل‌دهی قطعه استفاده می‏شود. در بالج آزاد^[۳] گرم لوله، حرارت‏دهی در محل بالج لوله در حین فرایند انجام می‏شود.
در این پژوهش برای اولین بار حل تحلیلی و عددی فرایند بالج آزاد گرم لوله، به منظور بررسی تاثیر پارامترهای ورودی مهم فرایند نظیر ضخامت لوله، طول محل بالج لوله، شعاع خارجی لوله، شعاع گوشه‏ی قالب، توان کارسختی و ضریب استحکام بر ارتفاع بالج لوله‏ی تغییر شکل‏یافته به عنوان یکی از کلیدی‏ترین فاکتورهای خروجی انجام شد. همچنین فشار شکل‏دهی که منجر به بالج لوله می‏شود فشار هوا می‏باشد. در این پایان‌نامه به کمک روش‌های تئوری و معادلات حاکم بر شکل‌دهی فلزات به تاثیر پارامترهای ورودی مذکور بر ارتفاع بالج لوله‏ا‏ی از جنس آلیاژ آلومینیوم پرداخته شد. سپس با تحلیل روابط ریاضی و برنامه‏نویسی آن در قالب نرم‌افزار متلب^[۴] به استخراج نمودارهای حاصله پرداخته شد. پس از آن شبیه‏سازی اجزا محدود^[۵] فرایند به کمک نرم افزار آباکوس^[۶] ارائه شد.

نتایج حاصل از حل تئوری و شبیه‏سازی اجزا محدود فرایند نشان می‏دهد که افزایش مقادیر طول محل بالج لوله، شعاع خارجی لوله و توان کارسختی ماده باعث افزایش ارتفاع بالج لوله‏ی تغییر شکل یافته می‏شود. از طرفی افزایش مقادیر ضخامت لوله و شعاع گوشه قالب باعث کاهش ارتفاع بالج لوله‏ی تغییر شکل‏یافته می‏شود. همچنین نتایج حاصل از حل تحلیلی تقارب قابل قبولی با نتایج حاصل از حل عددی داشت.
واژه‌های کلیدی: شکل‌دهی گازی گرم - حل تئوری - شبیه‌سازی اجزا محدود - فشار داخلی سیال - ارتفاع بالج
فصل اول: مقدمه
۱-۱مقدمه
با پیشرفت روز افزون تکنولوژی و رقابت بازار تجارت، صنایع خودروسازی به سمت کاهش هزینه و زمان تولید، تولید محصولات سبک‏تر، کم مصرف‌تر با کیفیت بالا و سیستم انعطاف پذیر تولید روی آورده‌اند، به همین دلیل استفاده از فرایندهای تولید پیشرفته مانند هیدروفرمینگ^[۷] و شکل‏دهی گازی گرم در کانون توجه صنعت‏گران قرار گرفته است. این روش بر پایه‏ی فرم‏دهی قطعات توخالی با حداقل مراحل ممکنه بنا نهاده شده است. امروزه روش‏های مذکور کاملا پیشرفته و موفق برای ساخت قطعات پیچیده به حساب می‏آید. موفقیتی که این روش تولید را از دیگر روش‏های شکل‌دهی برتری می‏دهد کیفیت سطح عالی و دقت بالای قطعات تولیدی است که متاثر از فشار هیدرولیکی سیالات بجای استفاده از ابزار صلب می‏باشد. اساس کار در هیدروفرمینگ لوله بدین صورت است که با اعمال فشار داخلی سیال و تغذیه محوری بر لوله‌ی خام، شکل‏دهی صورت گرفته لذا لوله‌ی مذکور به واسطه‌ی درگیری با سطح قالب به فرم موردنظر می‌رسد.کلیات شکل‏دهی لوله با فشار گاز به مانند شکل‌دهی با فشار آب می‏باشد، اما از نظر بازه‏ی فشار شکل‏دهی، حرارت‏دهی و چندین فاکتور دیگر تفاوت‏هایی با روش هیدروفرمینگ دارد که در فصول بعد بطور مفصل به بررسی این دو فرایند پرداخته می‏شود.
۱-۲ مروری بر فصول
در فصل اول مقدمه‌ای از فرایند هیدروفرمینگ و شکل‏دهی گازی گرم و تاریخچه‏ی پیدایش آن‏ها، همچنین به خلاصه‏ای از تحقیقات علمی و عملی که تا به امروز بر روی این فرایندها صورت گرفته پرداخته می‏شود. در پایان مقدمه‏ای از اهداف پایان‏ نامه ارائه می‏شود.
در فصل دوم این پژوهش به معرفی فرایند هیدروفرمینگ و شکل‏دهی گازی گرم، تقسیم بندی آن‌ها، ویژگی‌های فرایند، مزایا و معایب آن و پارامترهای تاثیر گذار بر فرایند پرداخته می‏شود.
در فصل سوم ابتدا آنالیز تحلیلی فرایند مذکور به کمک روابط تئوری و معادلات ریاضی حاکم بر شکل‏دهی فلزات ارائه می‏شود، سپس به طراحی فرایند و برنامه‏‌نویسی آن در نرم افزار متلب پرداخته می‏شود.
در فصل چهارم به معرفی نرم افزار آباکوس پرداخته و تاریخچه‏ی اجمالی از آن ارائه می‏شود، در نهایت شبیه‏سازی فرایند به روش اجزا محدود به کمک نرم افزار آباکوس آورده خواهد شد.
در فصل پنجم پس از استخراج نمودارها و نتایج حاصل از حل تئوری مبتنی بر نرم افزار متلب و شبیه‌سازی اجزا محدود به کمک نرم افزار آباکوس، مقایسه‏‏ی نتایج حاصل از هر دو حل تحلیلی و عددی ارائه خواهد شد.
در فصل ششم نتیجه‏گیری کلی و پیشنهاداتی برای ادامه‏ی کار آورده می‏شود.
۱-۳ تاریخچه هیدروفرمینگ و شکل‌دهی گازی
بر طبق ادعای باستان شناسان علائم آغازین صنعت شکل‏دهی فلزات به ۶۰۰۰ سال قبل از میلاد بر می‏گردد. اولین یافته‏های باستان شناسان تکه‏های بزرگ مسی بودند که به واسطه‌ی یک جسم بزرگ و سنگین شکل داده شد. همچنین باستان شناسان دریافتند که تاریخ ذوب فلزات به دست بشر به ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد مربوط می‏شود. در ابتدا شکل‌دهی فلزات به دست بشر بر پایه‌ی روش‌هایی چون آهنگری، پرسکاری، ریخته‌گری بود اما در ادامه روش‌های نوینی چون کشش عمیق، متالورژی پودر، شکل‌دهی به کمک سیال آب یا گاز جایگزین روش‌های سنتی شد. اصول فرایند هیدروفرمینگ و شکل‌دهی به کمک فشار سیال از اوایل قرن بیستم مورد توجه قرار گرفت و در ابتدای کار بسته به زمان و کشوری که این روش در آن استفاده می‌شده است نام‌های مختلفی به خود گرفته که از جمله آن می‌توان به فرم‌دهی بالجینگ لوله، فرم‌دهی با فشار هیدرولیک یا هیدرواستاتیک، فرم‌دهی بالجینگ با مایع، فرم‏دهی با فشار داخلی اشاره نمود. همانطور که اشاره شد تکنولوژی هیدروفرمینگ به مدت‌ها قبل بر می‌گردد و تنها دلیلی که باعث مهجور ماندن این روش و تاخیر در پیشرفت و بهره‏گیری در این روش شد، عدم وجود سیستم‏های کنترلی دقیق برای مدیریت بر فشار تولید شده و کنترل دقیق و لحظه‌ای فرایند به سبب وجود تجهیزات کنترل مکانیکی بجای تجهیزات کنترل الکترونیکی بود. در ادامه در نیمه‌ی دوم دهه ۱۹۵۰ بود که سامانه‌های مدرن الکترونیکی و کنترلی فشار راه را برای توسعه‌ی هرچه بیشتر و کاربردی‌تر فرایند هیدروفرمینگ هموار ساخت. در نهایت در سال ۲۰۰۱ میلادی روش جدیدی برای انجام فرایند هیدروفرمینگ در دمای بالا پیشنهاد شد. در این روش برای جلوگیری از تبخیر سیال درون لوله، بجای آب یا روغن از گاز به عنوان عامل فشار داخلی استفاده شد. بدین ترتیب روش نوینی به‌نام شکل‏دهی گازی گرم به وجود آمد که همگام با برادر بزرگتر خود یعنی هیدروفرمینگ، سبک جدیدی از شکل‌دهی فلزات را ارائه کردند.
۱-۴ پیشینه کارهای انجام شده از هیدروفرمینگ و شکل‏دهی گازی گرم (اعم از مطالعه‏ی تحلیلی، عددی و تجربی)
ابتدا پیشینه‏ی کارهای انجام شده در بُعد هیدروفرمینگ لوله آورده شده است. سپس پیشینه‌ کارهای انجام شده فرایند شکل‏دهی گازی گرم مورد بررسی قرار می‏گیرد.
نادر اصنافی و همکارانش در سال ۱۹۹۹ در مقاله‌ی خود به تاثیر فاکتورهای ورودی مهم فرایند بالج آزاد لوله نظیر ابعاد لوله و جنس لوله بر فشار اعمالی که در نهایت منجر به بشکه‌ای شدن لوله می‌شود پرداختند. آن‌ها با در نظر گرفتن تغذیه محوری مدلی را برای دوری از پارگی و چروکیدگی ارائه کردند]۱[. همچنین در سال ۲۰۰۰، مدل ریاضی فرایند بالج آزاد لوله را بر پایه روابط تئوری معرفی کردند که با استناد به این مدل توانستند ارتباطی بین پارامترهای ورودی مانند ابعاد هندسی، فشار داخلی، توان کارسختی، ضریب استحکام و پارامترهای خروجی مانند ارتفاع بالج، توزیع تنش برقرار کنند]۲[.
تی‏سو‏کلوسکی^[۸] و همکارانش در سال ۲۰۰۰ مقاله‏ای تحت عنوان ارزیابی شکل پذیری لوله و مشخصات ماده در آزمایش هیدرولیک بالج لوله ارائه دادند. آن‏ها در این مقاله به ارتباط پارامترهای موثر در فرایند مانند شعاع گوشه‏ی قالب و ضخامت ماده با فشار داخلی سیال پرداختند، سپس با استخراج منحنی تنش-کرنش به بررسی ضخامت لوله در مسیرهای فشار مختلف در دو حالت شبیه‏سازی و آزمایشگاهی پرداختند]۳[.
احمت‌ اقلو^[۹] و همکارانش در سال ۲۰۰۰ تحت مقاله‏ای به معرفی پارامترهای ورودی تاثیر گذار بر فرایند هیدروفرمینگ پرداختند. آن‌ها توانستند نقش هر پارامتر در فرایند را توضیح داده و با مقایسه با کارهای آزمایشگاهی دیگران به تاثیر فاکتورهای ورودی مهم بر میزان شکل‌پذیری و بهبود فرایند هیدروفرمینگ بپردازند. آن‌ها همچنین اطلاعات نسبتا کافی پیرامون مسئله‏ی تاثیر روانکاری در کاهش اصطکاک قسمت‏های مختلف قالب هیدروفرمینگ که منجر به بهبود فرایند شود، بدست آوردند]۴[.
در سال ۲۰۰۱ محققان به دلیل نیاز مبرم به هیدروفرمینگ گرم به سبب نیاز به فشار پایین‌تر و مسائل مربوط به آن، مطالعاتی را به منظور جلوگیری از تبخیر سیال انجام دادند. آن‌ها بجای استفاده از فشار سیال آب از فشار گاز به منظور شکل‏دهی لوله استفاده کردند و مطالعاتی بر روی فاکتورهای تاثیرگذار بر روی بهبود شکل‏دهی لوله انجام دادند]۵[.
احمد^[۱۰] و همکارانش در سال ۲۰۰۱ در یک سمینار بین‏المللی مقاله‏ای تحت عنوان شبیه‏سازی سه بعدی المان محدود فرایند بالج‏ آزاد لوله ارائه کردند. آن‏ها در این مقاله به بررسی تنش‏ها و کرنش‏های مربوط به دو نوع بارگذاری متفاوت پرداخته و به نتایج قابل توجهی دست یافتند]۶[.
کک^[۱۱] و آلتان^[۱۲] در سال ۲۰۰۲ مقاله‌ای ارائه کردند که در آن با استناد به روابط تئوری و مدل‌های ریاضی به بررسی و پیش‎‌بینی کمانش و چروکیدگی در فرایند هیدروفرمینگ پرداختند. همچنین آن‏ها به کمک تئوری مومسانی و روش تحلیل غشائی، مدل ریاضی ابداع کردند که با تکیه بر آن به پیشبینی مقدار مناسب برای فشار داخلی و تغذیه محوری در جهت جلوگیری از نازک شدگی یا چروکیدگی برسند]۷[.
هوانگ^[۱۳] و لین^[۱۴] در سال ۲۰۰۲ مقاله‏ای تحت عنوان بررسی و شبیه‏سازی المان محدود هیدروفرمینگ بالج ارائه کردند. آن‏ها در این مقاله به مدل‏سازی ریاضی فرایند بالج آزاد لوله مبتنی بر قوانین حاکم بر شکل دهی فلزات پرداختند و روابطی بین ارتفاع بالج و فشار داخلی ارائه کردند. همچنین نتایجی مناسب در جهت تاثیر پارامترهای مختلف مانند شعاع گوشه قالب و ضخامت لوله بر تغییر شکل ماده بدست آوردند]۸[.
یادونگ^[۱۵] و همکارانش در سال ۲۰۰۳ مقاله‏ای تحت عنوان بررسی تجربی فرایند بالج‏فرمینگ^[۱۶] انشعابات تولیدات پلیمری و پلاستیکی ارائه کردند و به بررسی برخی از عوامل موثر در این زمینه و مقایسه این محصولات با محصولات تهیه شده با فرایند اکستروژن و ریخته‏گری تزریفی و دمشی پرداختند]۹[.
ایمانی‏نژاد و همکارانش در سال ۲۰۰۴ از دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی میشیگان آمریکا مقاله‏ای تحت عنوان بررسی عددی و تجربی تغییر شکل در بالج آزاد لوله آلومینیومی اکسترود شده ارائه کردند. آن‏ها در این مقاله به تاثیر فشار داخلی بر ارتفاع بالج با ضرایب اصطکاک لوله و قالب و ضرایب غیرهمسانگرد مختلف به کمک شبیه‏سازی اجزا محدود و آزمایش تجربی پرداختند]۱۰[.
لی^[۱۷] و همکارانش در سال ۲۰۰۴ مقاله‌ای معرفی کردند که در آن به تحلیل و تاثیر تنش اعمالی بر پارامترهای خروجی مهم فرایند هیدروفرمینگ پرداختند. آن‌ها با استناد بر روابط تئوری حاکم بر شکل‌دهی فلزات به تاثیر تغییر تنش در حین فرایند هیدروفرمینگ لوله بر فاکتورهای خروجی دیگر پرداخته و از طرفی از قیاس این نتایج با نتایج حاصل از کار عملی و آزمایشگاهیشان به این نتیجه رسیدند که کنترل میزان تنش در واقع کنترل فرایند مذکور می‌باشد] ۱۱[.
هوانگ و همکارانش در سال ۲۰۰۶ مقاله‌ای معرفی کردند که در آن به بررسی تاثیر خواص آنیزتروپیک لوله، شعاع خارجی لوله، طول لوله و ضخامت لوله بر ارتفاع بالج پرداختند. آن‏ها با بهره گرفتن از روابط تئوری، مدلی جدید برای تحلیل فرایند بالج‏ آزاد لوله با در نظر گرفتن خواص آنیزتروپیک لوله ارائه کردند که با استناد بر این مدل توانستند تاثیر فاکتورهای ورودی مختلف را بر ارتفاع بالج بدست آورند. در نهایت مدل ریاضی فرایند را با کار آزمایشگاهی‌ مقایسه و به تقارب قابل قبولی رسیدند]۱۲[. آن‏ها همچنین در سال ۲۰۰۷ فرایند بالج آزاد لوله را در قالب کار آزمایشگاهی انجام دادند. آن‌ها در این مقاله با بهره گرفتن از مدل ریاضی به بررسی مسیر فشار و ارتفاع بالج برای لوله‌ی Al6011 و استیل ضد زنگ پرداختند. همچنین آن‌ها به کمک مدل ریاضی توانستند به نمودار حد شکل‌دهی دست پیدا کنند که تقارب قابل قبولی با نمودار حد شکل‏دهی بدست آمده از تست کشش داشت. نتایج حاصل از تاثیر فشار روی ارتفاع بالج با بهره گرفتن از روابط تئوری تقارب قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی داشت]۱۳[.
چن^[۱۸] و همکارانش در سال ۲۰۰۷ فشار داخلی سیال را بر روند شکل‏دهی در هیدروفرمینگ لوله مورد بررسی قرار دادند. آن‏ها به کمک شبیه‏سازی اجزا محدود و روش‏های تحلیلی متوجه شدند که مقدار فشار شکل‏دهی تا حد زیادی به فاکتورهای هندسی چون ضخامت لوله، جنس لوله وابسته است. همچنین آن‌ها پی بردند که فشار شکل‏دهی، با توجه به مقادیر فاکتورهای هندسی مذکور، به مقدار مشخصی محدود می‏شود]۱۴[.
پی‌کور‌کولیس^[۱۹] و همکارانش در سال ۲۰۰۸ فرایند بالج‏ آزاد را برای لوله‏ی آلومینیومی آنیزتروپیک مورد بررسی قرار دادند. آن‏ها به تحلیل تنش‌های محیطی و محوری در مسیر فشارهای مختلف تا قبل از رسیدن به شکست پرداختند. از طرف دیگر به کمک کار آزمایشگاهی، تاثیر میزان تنش بر ضخامت لوله را مورد ارزیابی قرار داده و در نهایت با انجام شبیه‌سازی اجزا محدود فرایند به تقارب قابل قبولی با نتایج حاصل از کار آزمایشگاهی رسیدند]۱۵[.
لوح موسوی و همکارانش در سال ۲۰۰۸ مقاله‏ای تحت عنوان شبیه‏سازی سه بعدی اجزا محدود هیدروفرمینگ بالج آزاد نوسانی لوله ارائه کردند. آن‏ها در این مقاله به تاثیر فشار نوسانی به عنوان یک عامل مهم در هیدروفرمینگ لوله پرداختند. همچنین به نتایج مطلوبی در جهت تاثیر فشار نوسانی برای مقابله با چروکیدگی و پارگی دست یافتند]۱۶[.
جوانرودی و همکارانش در سال ۲۰۰۸ مقاله‏ای تحت عنوان آنالیز عددی و تحلیلی هیدروفرمینگ بالج آزاد لوله ارائه کردند. آن‏ها در این مقاله به بررسی تاثیر شعاع گوشه قالب وضخامت لوله بر برگشت فنری با بهره گرفتن از شبیه‏سازی اجزا محدود پرداختند و نتایج مطلوبی را از آن استخراج کردند]۱۷[.
مائنو^[۲۰] و همکارانش در سال ۲۰۰۹ مقاله‌ی در رابطه با فرایند شکل‏دهی داغ لوله با گاز به روش گرمایش مقاومتی ارائه کردند. در این روش لوله در قالبی باز و به سبب عبور جریان الکتریکی گرم شده و در ادامه با اعمال فشار داخلی و تغذیه محوری شکل‌داده می‏شود. آن‌ها در نهایت به تاثیر جریان الکتریکی در جهت حرارت‌دهی لوله با در نظر گرفتن اعمال تغذیه محوری و عدم وجود تغذیه محوری بر بهبود شکل‌دهی لوله پرداختند]۱۸[.
هوانگ و همکارانش در سال ۲۰۰۹ مقاله‌ای جهت بررسی توزیع تنش برای فرایند بالج‏ آزاد لوله‏ی فولادی با در نظر گرفتن خواص آنیزتروپیک ارائه کردند. آن‌ها پس از استخراج کرنش‏های در جهت عرض و ضخامت که از تست کشش بر روی ورق با همان جنس بدست آوردند و تکیه بر کار آزمایشگاهی به وابستگی ارتفاع بالج به فشار داخلی پرداختند و پس انجام آزمایش به نمودارهای حاصل از آن رسیدند. در ادامه به کمک حل تحلیلی با بهره گرفتن از معادلات ریاضی به بررسی نمودارفشار- ارتفاع پرداخته و در نهایت به تقارب قابل قبول این نتایج (حل تحلیلی) با نتایج آزمایشگاهی رسیدند]۱۹[.
در سال ۲۰۱۱ مائنو و همکارانش در مقاله‌ای دیگر فرایند شکل‌دهی داغ لوله با گاز را با بهره گرفتن از مکانیزم گرمایش مقاومتی اینبار برای لوله‌ای درون قالب (قالب بسته) مطرح کردند. همچنین آن‌ها با انجام آزمایشات مختلف اقدام به بهینه کردن دانسیته‌های مختلف جریان الکتریکی، در دوحالت وجود تغذیه محوری و عدم وجود تغذیه محوری پرداختند]۲۰[.
چن^[۲۱] و همکارانش در سال ۲۰۱۱ مقاله‌ای تحت عنوان مطالعه‌ی تئوری و آزمایشگاهی روی منحنی حد شکل‌دهی برای هیدروفرمینگ لوله ارائه کردند. هدف اصلی آن‌ها در این مقاله بدست آوردن نمودار حد شکل‌دهی برای هیدروفرمینگ لوله‌های درز دار بود. آن‌‎ها همچنین در جهت بررسی مسیر فشار بهینه، به مدل کردن نیمه سمت چپ نمودار حد شکل‏دهی^[۲۲] بر اساس روابط تئوری و نیمه‌ی سمت راست نمودار حد شکل‏دهی با تکیه بر شبیه‌سازی اجزا محدود پرداختند. نتایج آن‌ها تقارب قابل قبولی با کار آزمایشگاهی و عملیشان بود]۲۱٫[
ژوبین^[۲۳] و همکارانش در سال ۲۰۱۲ مقاله‏ای تحت عنوان خواص مکانیکی و شکل‏پذیری لوله‏ی اکسترود شده از جنس TA2 در فرایند شکل‏دهی گازی گرم در دماهای بالا ارائه کردند. آن‏ها پس از انجام فرایند بر روی لوله‏ی داغ، نتایجی مبنی بر رابطه‏ی مستقیم شکل‏پذیری و دما را بدست آوردند و پس از انجام آزمایشات مختلف با دماهای مختلف به بازه‏ی دمایی مناسب برای دوری از نازک شدگی و نهایتا پارگی رسیدند]۲۲[. همچنین در همان سال مقاله‏ای تحت عنوان شکل‏پذیری و ریزساختار لوله‏ی آلومینیومی ۶۰۶۱ در فرایند شکل‌دهی گازی در دماهای بالا ارائه کردند. آن‏ها پس از استخراج نتایج به این موضوع پی بردند که در طول بار محوری با افزایش دما نیز اندازه دانه‏ها افزایش و در نهایت مقاوت به شکست ماده کاهش می‏یابد. آن‏ها پس از بررسی دماهای مختلف به بیشترین میزان ترکیدگی در دمای ۴۲۰ رسیدند و راه‏های مقابه با ترکیدگی در دماهای بالا را بررسی کردند]۲۳[.
‏مائنو و همکارانش در سال ۲۰۱۴ مقاله‏ای تحت عنوان بررسی فرایند شکل‏دهی گازی گرم لوله‏های فولادی توخالی با مقاومت بالا با بهره گرفتن از مقاومت گرمایی و فشار هوا ارائه کردند. آن‏ها پس از استخراج نتایج تجربی به منحنی منظمی از فشار بر حسب زمان دست یافتند. همچنین به رابطه‏ی مطلوبی از شعاع گوشه‏ی قالب و دما رسیدند. پس از انجام آزمایشات مختلف و رسیدن به مسیر فشارهای متفاوت به بررسی سختی ویکرز ماده پرداختند و فاکتورهای موثر بر سختی ویکرز را بررسی نمودند. آن‏ها به این نتیجه رسدند که افزایش دما و فشار داخلی گاز هر کدام جداگانه باعث بهبود سختی ماده می‏شوند]۲۴[.
۱-۵ اهداف و ویژگی‏های پایان‏ نامه
در این پژوهش با استفاده تحلیل تئوریک فرایند به کمک روابط ریاضی حاکم بر شکل‏دهی فلزات و برنامه‌نویسی آن در قالب نرم افزار متلب و همچنین شبیه‌سازی فرایند به روش اجزا محدود به کمک نرم افزار آباکوس، به بررسی تاثیر فاکتورهای ورودی بر ارتفاع بالج لوله‌ی آلیاژ آلومینیوم ۶۰۶۳ که توسط فرایند بالج آزاد گرم شکل داده شده است، پرداخته می‏شود.
باتوجه به روابط تئوری فشار داخلی خود متاثر از فاکتورهای ورودی شعاع خارجی لوله، ضخامت لوله، شعاع گوشه قالب، توان کار سختی، ضریب استحکام و طول محل بالج لوله می‏باشد. از طرف دیگر مشخص است که فشار داخلی سیال بر ارتفاع بالج لوله تاثیرگذار است. به عبارت دیگر با تغییر فاکتورهای ورودی مذکور میتوان ارتفاع بالج لوله‏ی شکل داده شده را کنترل نمود. در این تحقیق پس از تحلیل تئوریک فرایند و برنامه‏نویسی آن در قالب نرم افزار متلب به استخراج نمودارهای حاصل از تاثیر فاکتورهای ورودی مذکور به ارتفاع بالج لوله‏ی آلیاژ آلومینیومی ۶۰۶۳ پرداخته خواهد شد سپس با بهره گرفتن از شبیه‏سازی اجزا محدود فرایند به کمک نرم افزار آباکوس به استخراج نمودارهای مربوطه پرداخته و با نمودارهای بدست آمده از نرم افزار متلب مقایسه خواهد شد.
در شبیه‏سازی اجزا محدود فرایند بالج‏ آزاد گرم لوله، از اثرات ناهمسانگرد لوله صرف نظر می‏شود. همچنین فاکتور دما در طول لوله یکنواخت در نظر گرفته می‏شود. لازم به ذکر است از تغییر شکل‏های الاستیک قالب صرف نظر کرده، همچنین سطوح قالب تغییر شکل ناپذیر در نظر گرفته می‏شود.