مورد استفاده قرار می‌گیرند. شعاع خم این قطعات اغلب در حدود قطر خارجی لوله می‌باشد. در نتیجه امکان ایجاد عیوب چین‌خوردگی در شعاع داخلی خم، نازک شدن بیش از حد جدار لوله در شعاع بیرونی خم، خرابی سطح مقطع و غیره در این قطعات زیاد می‌باشد. خمکاری سرد این قطعات نیازمند استفاده از روش‌های خاص می‌باشد. یکی از این روش‌ها که برای خمکاری لوله‌های جدار نازک با شعاع‌های خم کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد، روش خمکاری فشاری است. در این روش، از مواد انعطاف‌پذیر به ویژه الاستومرهای پلی یورتان، لاستیک‌های مصنوعی و غیره به عنوان مندرل در داخل لوله استفاده می‌شود. بعد از قرار دادن مندرل در داخل لوله و اعمال فشار به مندرل، لوله و مندرل توسط سنبه به صورت همزمان به داخل قالب خم هدایت می‌شوند و لوله شکل پروفیل خم را به خود می‌گیرد.
در این پایان‌نامه از روش ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک جهت یافتن مقادیر بهینه پارامترهای فرایند خمکاری فشاری لوله با هدف تولید خم با حداقل چین‌خوردگی استفاده شده است. پنج پارامتر قطر نسبی لوله، شعاع نسبی خم، اصطکاک بین لوله و قالب، اصطکاک بین لوله و مندرل و فشار وارده به لاستیک به عنوان پارامترهای ورودی و حداکثر ارتفاع چین‌خوردگی به عنوان پارامتر خروجی در نظر گرفته شده اند. داده‌های مورد نیاز جهت آموزش شبکه عصبی از شبیه‌سازی‌های المان محدود در نرم افزار ABAQUS استخراج شدند. از شبکه عصبی پس انتشار خطا با الگوریتم آموزش لونبرگ-مارکوارت استفاده شد. این شبکه به عنوان تابع برازندگی در الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار گرفت. به کمک الگوریتم ژنتیک، مقدار بهینه پارامترهای فرایند که منجر به تولید خم بدون چین‌خوردگی در لوله می‌شود، به دست آمدند. لازم به ذکر است که نتایج شبیه‌سازی‌های عددی با انجام تست‌های تجربی خمکاری لوله با دقت قابل قبولی صحه گذاری شدند.
کلید واژه: خمکاری فشاری لوله، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک.
فهرست مندرجات

عنوان                                                                                                                  شماره صفحه
فهرست اشکال ……………………………………………………………………………………..ح
فهرست جداول ……………………………………………………………………………………..م
علائم اختصاری …………………………………………………………………………………….ن
1- پیشگفتار. 1
1-1-  مقدمه  2
1-2-  تعاریف و پارامترهای خمکاری.. 4
1-3-  روش های خمکاری لوله. 6
1-3-1- خمکاری فشاری.. 6
1-3-2- خمکاری کششی.. 11
1-3-3- خمکاری فشاری با بازوی متحرک… 13
1-3-4- خمکاری پرسی.. 14
1-3-5- خمکاری غلتکی.. 15
1-4-  عیوب خمکاری لوله. 17
1-4-1- برگشت فنری.. 18
1-4-2- چین خوردگی.. 18
1-4-3- خرابی سطح مقطع لوله. 19
1-4-4- تغییرات ضخامت… 21
1-4-5- پارگی  21
1-5-  مروری بر کارهای انجام شده 22
1-6-  تعریف و اهداف پایان‌نامه. 34
1-7-  بخش‌بندی پایان‌نامه. 35
2- سیستم‌های هوشمند (شبکه‌های عصبی و الگوریتم ژنتیک). 37
2-1-  مقدمه ای بر شبکه‌های عصبی مصنوعی.. 38
2-1-1- مدل ریاضی نرون. 39
2-1-2- تابع تبدیل یا تابع محرکه. 42
2-1-3- ساختار شبکه. 44
2-1-3-1-  شبکه های چند لایه. 45
2-1-4- یادگیری.. 47
2-1-4-1-  انواع یادگیری.. 47
2-1-4-2-  شبکه آدالاین.. 48
2-1-4-3-  قانون یادگیری ویدرو-هوف یا LMS. 49
2-1-4-4-  قانون یادگیری پرسپترون. 49
2-1-4-5-  قانون یادگیری گرادیان کاهشی.. 50
2-1-5- الگوریتم پس انتشار. 51
2-1-5-1-  اصول الگوریتم پس انتشار خطا 52
2-1-5-2-  الگوریتم لونبرگ… 53
2-2-  مقدمه‌ای بر الگوریتم ژنتیک… 54
2-2-1- ساختار الگوریتم ژنتیک… 55
2-2-2- کدگذاری.. 58
2-2-2-1-  کدگذاری دو دویی.. 59
2-2-2-2-  کدگذاری جایگشتی.. 59
2-2-2-3-  کدگذاری مقداری.. 60
2-2-3- انتخاب   60
2-2-3-1-  روش چرخ گردان. 61
2-2-3-2-  روش رتبه بندی.. 62
2-2-3-3-  روش مسابقه ای.. 63
2-2-3-4-  نخبه گزینی.. 63
2-2-4- تولید مثل.. 64
2-2-4-1-  تقاطع تک نقطهای.. 64
2-2-4-2-  تقاطع دو نقطهای.. 65
2-2-4-3-  تقاطع چند نقطهای.. 66
2-2-4-4-  تقاطع یکنواخت… 66
2-2-5- جهش    67
2-2-5-1-  وارون کردن. 67
2-2-5-2-  تبادل. 68
2-2-5-3-  معکوس کردن. 68
2-2-6- تابع هدف و تابع برازندگی.. 69
2-2-7- پارامترهای الگوریتم ژنتیک… 70
2-2-8- تفاوت الگوریتم ژنتیک با دیگر روشهای جستجو. 73
3- مدل‌سازی فرآیند به کمک نرم‌افزار المان محدود. 75
3-1-  مقدمه  76
3-2-  تحلیل المان محدود خمکاری فشاری لوله. 77
3-2-1- مقدمه. 77
3-2-2- مدلسازی هندسی.. 77
3-2-3- تعریف خواص مکانیکی.. 79
3-2-4- مراحل تحلیل المان محدود خمکاری فشاری لوله. 86
3-2-5- شرایط تماسی و اصطکاک… 86
3-2-6- قیود و بارگذاری.. 87
3-2-7- شبکه‌بندی اجزای مدل شده 88
4- آزمایش‌ها و کارهای تجربی.. 90
4-1-  مقدمه  91
4-2-  تست کشش لوله. 91
4-3-  تست کشش الاستومر. 96
4-4-  ساخت قالب… 100
4-5-  تست خم لوله. 101
5- ارائه نتایج و بحث… 108
5-1-  مقدمه  109
5-2-  مقایسه نتایج شبیه‌سازی عددی و تجربی.. 110
5-2-1- نیروی‌های شکل‌دهی.. 110
5-2-2- توزیع ضخامت و کرنش‌ها 112
5-2-3- شکل لوله خم. 119
5-3-  بررسی اثر پارامترهای فرایند بر توزیع ضخامت در شعاع خارجی خم. 121
5-4-  طراحی آزمایش… 124
5-4-1- بررسی میزان تاثیر پارامترها بر روی خروجی.. 125
5-5-  ویژگی‌های شبکه عصبی استفاده شده 131
5-5-1- ویژگی‌های شبکه عصبی آموزش داده شده برای خم لوله برنجی.. 133
5-5-2- ویژگی‌های شبکه عصبی آموزش داده شده برای خم لوله فولادی.. 140
5-6-  ویژگی‌های الگوریتم ژنتیک به کار گرفته شده 146
5-6-1- بهینه‌سازی خم لوله برنجی.. 148
5-6-2- بهینه‌سازی خم لوله فولادی.. 150
5-6-3- مقایسه نتایج بهینه‌سازی.. 152
6- نتیجه‌گیری و پیشنهادات… 155
6-1-  نتیجه‌گیری.. 156
6-2-  پیشنهادها برای ادامه کار. 157
7- مراجع.. 159
8- پیوست‌ها 164
در گذشته خمکاری لوله یک هنر تلقی می‌شد و خمکاری اکثراً توسط افراد ماهری که در طی چندین سال تجربه کسب کرده‌ بودند انجام می‌گرفت. در چند دهه اخیر تحقیقات گسترده‌ای در زمینه خمکاری لوله‌ها به منظور ایجاد دانش پایه در این زمینه صورت گرفته است. به کمک کارهای تجربی، تحلیل‌های تئوری و شبیه‌سازی‌های عددی درک بهتری از نحوه تغییر شکل لوله در حین خمکاری فراهم شده است.
روش‌های مختلفی جهت خمکاری لوله‌ها وجود دارد. هر یک این روش‌ها با توجه به نوع و کیفیت خمی که می‌توانند تولید کنند دارای کاربردها و محدودیت‌هایی می‌باشند. انواع روش‌های خمکاری لوله‌ها شامل خمکاری برشی[1]، خمکاری کششی[2]، خمکاری فشاری با بازوی متحرک[3]، خمکاری پرسی[4]، خمکاری فشاری[5] و خمکاری غلتکی[6] و غیره می‌باشند. انتخاب یک روش خمکاری بستگی به : 1) کیفیت خم و نرخ تولید مورد نظر و 2) جنس لوله، شعاع خم نسبی(R/D)، قطر نسبی لوله(D/t) و دقت لازم (D

قطر خارجی، t ضخامت و R شعاع خط مرکزی خم می‌باشند) دارد. به عنوان مثال برای خمکاری لوله‌های جدار نازک با نرخ تولید زیاد و دقت بالا، مناسب‌ترین گزینه استفاده از روش خمکاری کششی می‌باشد.
در موتور هواپیماها و فضاپیماها، قطعات لوله‌ای با شعاع خم کوچک از جنس‌‌های آلومینیوم، تیتانیوم و آلیاژهای با استحکام بالا به صورت فراوان به کار گرفته می‌شوند. شعاع خم این قطعات لوله‌ای در برخی موارد در حدود قطر خارجی آن‌ها می‌باشد که با روش‌های رایج خمکاری سرد لوله‌ها قابل تولید نیستند. در این موارد لازم است روش‌های جدیدی جهت تولید خم با کیفیت مطلوب مورد استفاده قرار گیرند. یکی از این روش‌ها، خمکاری فشاری لوله می‌باشد که در آن خمکاری تحت فشار داخلی مندرل لاستیکی انجام می‌گیرد. این روش در مقایسه با سایر روش‌های خمکاری لوله‌ها دارای مزایایی مانند دقت و بازدهی بالا، هزینه پایین و تولید خم با کیفیت خوب می‌باشد ‏[1].
        1-1-    تعاریف و پارامترهای خمکاری
در شکل (‏1‑2) پارامترهای خمکاری لوله نشان داده شده است. هر یک از این پارامترها را می‌توان به صورت زیر تعریف نمود ‏[2].

سطح خمش: سطحی که از شعاع خط مرکزی لوله (شعاع خم) عبور می کند و عمود بر جهت چرخش خم می باشد.
خط مرکزی لوله (CL): خط ممتدی که هر نقطه واقع در مرکز سطح مقطع لوله را به هم وصل می کند.
شکل (‏1‑2): پارامترهای رایج در خمکاری لوله

دیواره خارجی خم[7]: کمان/لبه بیرونی خم می باشد.
دیواره داخلی خم[8]: کمان/لبه داخلی خم می باشد.
شعاع خط مرکزی (CLR): فاصله بین مرکز چرخش خم و خط مرکزی لوله می‌باشد که شعاع خم نیز نامیده می‌شود. در صنعت خمکاری معمولاً شعاع خم بر حسب ضریبی از قطر خارجی لوله (OD) و به صورت mD بیان می شود. به عنوان مثال وقتی لوله ای به قطر خارجی 30 میلی متر با 5D CLRخم می شود یعنی اینکه شعاع خم برابر 45 میلی متر می باشد.
(‏1‑1)
 
 
انحنای خم: عکس شعاع خط مرکزی را انحنای خم می گویند.
(‏1‑2)
 
 
مماس: ناحیه مستقیم لوله در دو انتهای خم را مماس می گویند و می تواند هر مقداری داشته باشد. لوله خم شده ای که در هر دو انتها فاقد مماس باشد تحت عنوان لوله با مماس صفر خوانده می شود.

قطر لوله: هرگاه قطر لوله به تنهایی به کار رود منظور قطر خارجی لوله می باشد.
جدول (‏1‑1): پارامترهای خمکاری