תודה שביקרת ב-Nature.com. אתה משתמש בגרסת דפדפן עם תמיכת CSS מוגבלת. לקבלת החוויה הטובה ביותר, אנו ממליצים להשתמש בדפדפן מעודכן (או להשבית את מצב תאימות ב-Internet Explorer). בנוסף, כדי להבטיח תמיכה מתמשכת, אנו מציגים את האתר ללא סגנונות ו-JavaScript.
סליידרים המציגים שלושה מאמרים בכל שקופית. השתמש בלחצנים 'הקודם' וה'הבא' כדי לעבור בין השקופיות, או בלחצני בקר השקופיות שבקצה כדי לעבור בין כל שקופית.
ההשפעה של מבנה מיקרו על יכולת הצורה של יריעות נירוסטה היא דאגה מרכזית עבור מהנדסי עיבוד גיליונות. עבור פלדות אוסטניטיות, נוכחות של מרטנזיט דפורמציה (\({\alpha}^{^{\prime))\)-martensite) במבנה המיקרו מובילה להתקשות משמעותית ולירידה ביכולת הצורה. במחקר זה, מטרתנו הייתה להעריך את יכולת הצורה של פלדות AISI 316 עם חוזק מרטנסיטי שונה על ידי שיטות ניסוי ובינה מלאכותית. בשלב הראשון בוצעה חישול פלדת AISI 316 בעובי התחלתי של 2 מ"מ וגילגלה קר לעוביים שונים. לאחר מכן, אזור מרטנזיט הזן היחסי נמדד על ידי בדיקה מטאלוגרפית. יכולת הצורה של היריעות המגולגלות נקבעה באמצעות מבחן התפרצות חצי כדור כדי לקבל תרשים מגבלת מתח (FLD). הנתונים המתקבלים כתוצאה מהניסויים משמשים עוד לאימון ובדיקה של מערכת ההפרעות הנוירו-מטושטשת המלאכותית (ANFIS). לאחר אימון ANFIS, הזנים הדומיננטיים שחזו על ידי הרשת העצבית הושוו לקבוצה חדשה של תוצאות ניסוי. התוצאות מראות שלגלגול קר יש השפעה שלילית על יכולת הצורה של סוג זה של נירוסטה, אך חוזק היריעות משתפר מאוד. בנוסף, ANFIS מציג תוצאות משביעות רצון בהשוואה למדידות ניסיוניות.
היכולת ליצור פח מתכת, למרות הנושא של מאמרים מדעיים במשך עשרות שנים, נותרה תחום מחקר מעניין במטלורגיה. כלים טכניים חדשים ומודלים חישוביים מקלים על מציאת גורמים פוטנציאליים המשפיעים על יכולת הצורה. והכי חשוב, החשיבות של מבנה המיקרו להגבלת הצורה נחשפה בשנים האחרונות בשיטת Crystal Plasticity Finite Element Method (CPFEM). מצד שני, הזמינות של מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת (SEM) ודיפרקציית פיזור לאחור של אלקטרונים (EBSD) מסייעת לחוקרים לצפות בפעילות המיקרו-מבנית של מבני גביש במהלך דפורמציה. הבנת ההשפעה של שלבים שונים במתכות, גודל גרגר וכיוון ופגמים מיקרוסקופיים ברמת הגרגר היא קריטית לניבוי יכולת היווצרות.
קביעת יכולת הצורה היא כשלעצמה תהליך מורכב, שכן הוכח כי יכולת הצורה תלויה מאוד בנתיבים 1, 2, 3. לכן, המושגים המקובלים של זן יצירתי סופי אינם אמינים בתנאי העמסה לא פרופורציונליים. מצד שני, רוב נתיבי העומס ביישומים תעשייתיים מסווגים כטעינה לא פרופורציונלית. בהקשר זה, יש להשתמש בזהירות בשיטות חצי-כדוריות מסורתיות וניסיוניות של Marciniak-Kuchinsky (MK)4,5,6. בשנים האחרונות, מושג אחר, תרשים מגבלת השבר (FFLD), משך את תשומת לבם של מהנדסי יכולת צורה רבים. בתפיסה זו, נעשה שימוש במודל נזק כדי לחזות את יכולת היווצרות היריעות. בהקשר זה, עצמאות נתיב כלולה בתחילה בניתוח והתוצאות תואמות היטב את תוצאות הניסוי הבלתי מותאמות7,8,9. יכולת הצורה של גיליון מתכת תלויה במספר פרמטרים ובהיסטוריית העיבוד של הגיליון, כמו גם במבנה המיקרו ובשלב של המתכת10,11,12,13,14,15.
תלות בגודל היא בעיה כאשר בוחנים את התכונות המיקרוסקופיות של מתכות. הוכח כי בחללי דפורמציה קטנים, התלות בתכונות הרטט וההסתגלות תלויה מאוד בסולם האורך של החומר 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, 28,29,30. ההשפעה של גודל גרגירים על יכולת הצורה הוכרה זה מכבר בתעשייה. ימאגוצ'י ומלר [31] חקרו את השפעת גודל הגרגירים והעובי על תכונות המתיחה של יריעות מתכת באמצעות ניתוח תיאורטי. באמצעות מודל Marciniac, הם מדווחים כי בעומס מתיחה דו-צירי, ירידה ביחס של עובי לגודל גרגר מובילה לירידה בתכונות המתיחה של היריעה. תוצאות ניסוי מאת Wilson et al. 32 אישר כי הפחתת העובי לקוטר הגרגיר הממוצע (t/d) הביאה לירידה בהרחבה הדו-צירית של יריעות מתכת בשלושה עוביים שונים. הם הגיעו למסקנה שבערכי t/d של פחות מ-20, אי-הומוגניות ניכרת של דפורמציה וצוואר מושפעים בעיקר מגרגרים בודדים בעובי הסדין. Ulvan ו-Koursaris33 חקרו את ההשפעה של גודל גרגר על יכולת העיבוד הכוללת של פלדות אל-חלד 304 ו-316 אוסטניטיות. הם מדווחים כי יכולת הצורה של מתכות אלו אינה מושפעת מגודל הגרגיר, אך ניתן לראות שינויים קטנים בתכונות המתיחה. הגידול בגודל הגרגיר הוא שמוביל לירידה במאפייני החוזק של פלדות אלו. השפעת צפיפות הנקע על מתח הזרימה של מתכות ניקל מראה שצפיפות הנקע קובעת את מתח הזרימה של המתכת, ללא קשר לגודל הגרגיר34. לאינטראקציה של גרגרים ולכיוון הראשוני יש גם השפעה רבה על האבולוציה של מרקם האלומיניום, שנחקרה על ידי בקר ופנצ'נאדיסווארן באמצעות ניסויים ומידול של פלסטיות גביש35. תוצאות מספריות בניתוח שלהן תואמות התאמה טובה לניסויים, אם כי חלק מתוצאות הסימולציה חורגות מהניסויים עקב מגבלות של תנאי הגבול המיושמים. על ידי לימוד דפוסי פלסטיות גבישיים וזיהוי ניסיוני, יריעות אלומיניום מגולגלות מציגות יכולת צורה שונה36. התוצאות הראו שלמרות שעקומות המתח-מתח של היריעות השונות היו כמעט זהות, היו הבדלים משמעותיים בכושר הצורה שלהן בהתבסס על הערכים ההתחלתיים. Amelirad ו-Asempour השתמשו בניסויים וב-CPFEM כדי להשיג את עקומות המתח עבור יריעות נירוסטה אוסטניטיות37. ההדמיות שלהם הראו שהעלייה בגודל הגרגירים זזה כלפי מעלה ב-FLD, ויוצרת עקומה מגבילה. בנוסף, אותם מחברים חקרו את ההשפעה של כיוון גרגר ומורפולוגיה על היווצרות חללים 38 .
בנוסף למורפולוגיה והתמצאות הדגנים בפלדות אל-חלד אוסטניטיות, גם מצב התאומים והשלבים המשניים חשוב. תאום הוא המנגנון העיקרי להתקשות ולהגברת ההתארכות בפלדת TWIP 39. Hwang40 דיווח כי יכולת הצורה של פלדות TWIP הייתה גרועה למרות תגובת מתיחה מספקת. עם זאת, ההשפעה של תאום דפורמציה על יכולת הצורה של יריעות פלדה אוסטניטיות לא נחקרה מספיק. מישרא ואח'. 41 חקר פלדות אל-חלד אוסטניטיות כדי לראות תאומים תחת נתיבי מתיחה שונים. הם גילו שמקורם של תאומים יכול להיות ממקורות ריקבון הן של תאומים מחושלים והן מהדור החדש של תאומים. נצפה שהתאומים הגדולים ביותר נוצרים תחת מתח דו-צירי. בנוסף, צוין שההמרה של אוסטניט ל-\({\alpha}^{^{\prime}}\)-martensite תלויה בנתיב המתח. הונג וחב'. 42 חקרו את ההשפעה של תאומים ומרטנייט הנגרמות על ידי מתח על התפרקות מימן בטווח של טמפרטורות בהמסת לייזר סלקטיבית של פלדה אוסטניטית 316L. נצפה כי, בהתאם לטמפרטורה, מימן עלול לגרום לכשל או לשפר את יכולת הצורה של פלדה 316L. Shen et al. 43 מדדו בניסוי את נפח הדפורמציה של מרטנזיט תחת עומס מתיחה בשיעורי העמסה שונים. נמצא כי עלייה במתח מתיחה מגדילה את חלק הנפח של חלק המרטנסיט.
שיטות בינה מלאכותית משמשות במדע ובטכנולוגיה בגלל הרבגוניות שלהן במודלים של בעיות מורכבות מבלי להזדקק ליסודות הפיזיים והמתמטיים של הבעיה44,45,46,47,48,49,50,51,52 מספר שיטות הבינה המלאכותית הולך וגדל . מוראדי וחב'. 44 השתמשו בטכניקות למידת מכונה כדי לייעל תנאים כימיים לייצור חלקיקי ננוסיליקה עדינים יותר. תכונות כימיות אחרות משפיעות גם על התכונות של חומרים ננומטריים, שנחקרו במאמרי מחקר רבים53. Ce et al. 45 השתמשו ב-ANFIS כדי לחזות את יכולת הצורה של מתכת פלדת פחמן רגילה בתנאי גלגול שונים. עקב גלגול קר, צפיפות הנקע בפלדה קלה גדלה באופן משמעותי. פלדות פחמן רגילות שונות מפלדות אל-חלד אוסטניטיות במנגנוני ההתקשות והשיקום שלהן. בפלדת פחמן פשוטה, טרנספורמציות פאזה אינן מתרחשות במבנה המיקרו של המתכת. בנוסף לשלב המתכת, המשיכות, השבר, יכולת העיבוד וכו' של מתכות מושפעות גם ממספר תכונות מיקרו-מבנה אחרות המתרחשות במהלך סוגים שונים של טיפול בחום, עבודה קרה והזדקנות54,55,56,57,58,59 ,60. , 61, 62. לאחרונה, Chen et al. 63 חקר את ההשפעה של גלגול קר על יכולת הצורה של פלדה 304L. הם לקחו בחשבון תצפיות פנומנולוגיות רק במבחנים ניסיוניים על מנת לאמן את הרשת העצבית לחזות יכולת היווצרות. למעשה, במקרה של פלדות אל-חלד אוסטניטיות, מספר גורמים משתלבים כדי להפחית את תכונות המתיחה של היריעות. Lu et al.64 השתמשו ב-ANFIS כדי לצפות בהשפעה של פרמטרים שונים על תהליך הרחבת החורים.
כפי שנדון בקצרה בסקירה לעיל, ההשפעה של מבנה המיקרו על דיאגרמת מגבלת הצורה זכתה לתשומת לב מועטה בספרות. מצד שני, יש לקחת בחשבון תכונות מיקרו-סטרוקטורליות רבות. לכן, כמעט בלתי אפשרי לכלול את כל הגורמים המיקרו-סטרוקטורליים בשיטות אנליטיות. במובן זה, השימוש בבינה מלאכותית יכול להועיל. בהקשר זה, מחקר זה חוקר את ההשפעה של היבט אחד של גורמים מיקרו-סטרוקטורליים, כלומר נוכחות של מרטנזיט המושרה על ידי מתח, על יכולת היווצרות של יריעות נירוסטה. מחקר זה נבדל ממחקרי AI אחרים בכל הנוגע ליכולת הצורה בכך שההתמקדות היא בתכונות מיקרו-סטרוקטורליות ולא רק בעקומות FLD ניסיוניות. ביקשנו להעריך את יכולת הצורה של פלדה 316 עם תכולות מרטנזיט שונות באמצעות שיטות ניסוי ובינה מלאכותית. בשלב הראשון בוצעה חישול פלדת 316 בעובי התחלתי של 2 מ"מ וגילגול קר לעוביים שונים. לאחר מכן, באמצעות בקרה מטאלוגרפית, נמדד השטח היחסי של מרטנזיט. יכולת הצורה של היריעות המגולגלות נקבעה באמצעות מבחן התפרצות חצי כדור כדי לקבל תרשים מגבלת מתח (FLD). הנתונים שהתקבלו ממנו שימשו מאוחר יותר לאימון ובדיקת מערכת ההפרעות הנוירו-מטושטת המלאכותית (ANFIS). לאחר אימון ANFIS, תחזיות הרשת העצבית מושוות לקבוצה חדשה של תוצאות ניסוי.
יריעת המתכת 316 מפלדת אל חלד austenitic המשמשת במחקר הנוכחי היא בעלת הרכב כימי כפי שמוצג בטבלה 1 ועובי התחלתי של 1.5 מ"מ. חישול ב-1050 מעלות צלזיוס למשך שעה ולאחר מכן כיבוי מים כדי להקל על מתחים שיוריים בסדין ולהשיג מבנה מיקרו אחיד.
ניתן לחשוף את המיקרו-מבנה של פלדות אוסטניטיות באמצעות מספר תחריטים. אחד התצריפים הטובים ביותר הוא 60% חומצה חנקתית במים מזוקקים, חרוט ב-1 VDC עבור 120 s38. עם זאת, תחריט זה מראה רק גבולות גרגרים ואינו יכול לזהות גבולות גרגרים כפולים, כפי שמוצג באיור 1a. חומר תחריט נוסף הוא גליצרול אצטט, שבו ניתן להמחיש היטב את גבולות התאומים, אך גבולות התבואה אינם, כפי שמוצג באיור 1b. בנוסף, לאחר הפיכת הפאזה האוסטניטית המט-יציבה לשלב \({\alpha }^{^{\prime}}\)-מרטנזיט ניתן לזהות באמצעות חומר הצריבה גליצרול אצטט, המעניין במחקר הנוכחי.
מיקרו-מבנה של לוחית מתכת 316 לאחר חישול, מוצג על ידי תחריטים שונים, (א) 200x, 60% \({\mathrm{HNO}}_{3}\) במים מזוקקים ב-1.5 וולט למשך 120 שניות, ו-(ב) 200x , גליצריל אצטט.
היריעות המחושלות נחתכו ליריעות ברוחב 11 ס"מ ובאורך 1 מ' לגלגול. למפעל הגלגול הקר שני גלילים סימטריים בקוטר 140 מ"מ. תהליך הגלגול הקר גורם להפיכת אוסטניט למרטנזיט דפורמציה בנירוסטה 316. מחפשים את היחס בין שלב המרטנזיט לשלב האוסטניט לאחר גלגול קר בעוביים שונים. על איור. 2 מציג דוגמה של מבנה המיקרו של גיליון מתכת. על איור. 2a מציג תמונה מטאלוגרפית של דגימה מגולגלת, כפי שהיא נצפית מכיוון מאונך לגיליון. על איור. 2b באמצעות תוכנת ImageJ65, החלק המרטנסיטי מודגש בשחור. באמצעות הכלים של תוכנת קוד פתוח זו, ניתן למדוד את השטח של שבריר המרטנסיט. טבלה 2 מציגה את השברים המפורטים של השלב המרטנסיטי והאוסטניטי לאחר גלגול להפחתות שונות בעובי.
מבנה מיקרו של יריעה 316 ל' לאחר גלגול לירידה של 50% בעובי, במבט בניצב למישור היריעה, מוגדל פי 200, גליצרול אצטט.
הערכים המוצגים בטבלה 2 התקבלו על ידי ממוצע של שברי המרטנסיט הנמדדים על פני שלושה תצלומים שצולמו במקומות שונים על אותה דגימה מטאלוגרפית. בנוסף, באיור. 3 מציג עקומות התאמה ריבועיות כדי להבין טוב יותר את ההשפעה של גלגול קר על מרטנזיט. ניתן לראות שקיים מתאם כמעט ליניארי בין שיעור המרטנסיט לבין הפחתת העובי במצב גלגול קר. עם זאת, קשר ריבועי יכול לייצג טוב יותר את הקשר הזה.
שינוי בשיעור המרטנסיט כפונקציה של הפחתת עובי במהלך גלגול קר של יריעת פלדה 316 מחושלת בתחילה.
מגבלת העיצוב הוערכה על פי הנוהל הרגיל תוך שימוש בבדיקות התפרצות חצי כדור37,38,45,66. בסך הכל, שש דגימות יוצרו על ידי חיתוך לייזר עם הממדים המוצגים באיור 4a כסט של דגימות ניסיוניות. עבור כל מצב של חלק המרטנזיט, הוכנו ונבדקו שלוש קבוצות של דגימות בדיקה. על איור. 4b מציג דוגמאות חתוכות, מלוטשות ומסומנות.
דפוס Nakazima מגביל את גודל המדגם וקרש החיתוך. (א) מידות, (ב) דגימות חתוכות ומסומנות.
הבדיקה של ניקוב חצי כדור בוצעה באמצעות מכבש הידראולי עם מהירות נסיעה של 2 מ"מ לשנייה. משטחי המגע של האגרוף והיריעה משומנים היטב כדי למזער את השפעת החיכוך על גבולות היווצרות. המשך בבדיקה עד שנצפה היצרות או שבירה משמעותית בדגימה. על איור. 5 מציג את המדגם שנהרס במכשיר ואת המדגם לאחר הבדיקה.
גבול העיצוב נקבע באמצעות בדיקת התפרצות חצי כדורית, (א) מתקן בדיקה, (ב) לוחית דגימה בפריצה במתקן הבדיקה, (ג) אותה דגימה לאחר בדיקה.
מערכת ה-neuro-fuzzy שפותחה על ידי Jang67 היא כלי מתאים לחיזוי עקומת גבול היווצרות עלים. סוג זה של רשת עצבית מלאכותית כוללת את ההשפעה של פרמטרים עם תיאורים מעורפלים. זה אומר שהם יכולים לקבל כל ערך אמיתי בתחומם. ערכים מסוג זה מסווגים בהמשך לפי ערכם. לכל קטגוריה חוקים משלה. לדוגמה, ערך טמפרטורה יכול להיות כל מספר ממשי, ובהתאם לערכו, ניתן לסווג את הטמפרטורות כקרים, בינוניים, חמים וחמים. בהקשר זה, למשל, הכלל לטמפרטורות נמוכות הוא הכלל "ללבוש ז'קט", והכלל לטמפרטורות חמות הוא "די חולצת טי". בלוגיקה מטושטשת עצמה, הפלט מוערך על דיוק ואמינות. השילוב של מערכות רשת עצביות עם לוגיקה מטושטשת מבטיח ש-ANFIS יספק תוצאות אמינות.
איור 6 שסופק על ידי Jang67 מציג רשת עצבית מטושטשת פשוטה. כפי שמוצג, הרשת לוקחת שני תשומות, במחקר שלנו הקלט הוא השיעור של מרטנזיט במבנה המיקרו וערך המתח הקטן. ברמה הראשונה של הניתוח, ערכי הקלט מעורפלים באמצעות כללים מטושטשים ופונקציות חברות (FC):
עבור \(i=1, 2\), מכיוון שלקלט יש להניח שתי קטגוריות של תיאור. ה-MF יכול ללבוש כל צורה משולשת, טרפזית, גאוסית או כל צורה אחרת.
בהתבסס על הקטגוריות \({A}_{i}\) ו-\({B}_{i}\) וערכי ה-MF שלהם ברמה 2, מאומצים כמה כללים, כפי שמוצג באיור 7. בזה שכבה, ההשפעות של התשומות השונות משולבות איכשהו. כאן, הכללים הבאים משמשים כדי לשלב את ההשפעה של שבר מרטנזיט וערכי עקה מינוריים:
הפלט \({w}_{i}\) של שכבה זו נקראת עוצמת ההצתה. עוצמות ההצתה הללו מנורמלות בשכבה 3 לפי הקשר הבא:
בשכבה 4, חוקי Takagi ו-Sugeno67,68 כלולים בחישוב כדי לקחת בחשבון את השפעת הערכים ההתחלתיים של פרמטרי הקלט. לשכבה זו יש את הקשרים הבאים:
ה-\({f}_{i}\) המתקבל מושפע מהערכים המנורמלים בשכבות, מה שנותן לתוצאה הסופית את ערכי העיוות העיקריים:
כאשר \(NR\) מייצג את מספר הכללים. תפקידה של הרשת העצבית כאן הוא להשתמש באלגוריתם האופטימיזציה הפנימי שלה כדי לתקן פרמטרים לא ידועים של רשת. הפרמטרים הלא ידועים הם הפרמטרים המתקבלים \(\left\{{p}_{i}, {q}_{i}, {r}_{i}\right\}\), והפרמטרים הקשורים ל-MF נחשבים לתפקוד צורת פעמוני רוח מוכללים:
דיאגרמות מגבלת הצורה תלויות בפרמטרים רבים, מההרכב הכימי ועד היסטוריית העיוות של הפח. קל להעריך פרמטרים מסוימים, כולל פרמטרים של בדיקת מתיחה, בעוד שאחרים דורשים הליכים מורכבים יותר כגון מטאלוגרפיה או קביעת מתח שיורי. ברוב המקרים, מומלץ לבצע בדיקת גבול מתח לכל אצווה של גיליון. עם זאת, לפעמים ניתן להשתמש בתוצאות בדיקה אחרות כדי להעריך את גבול העיצוב. לדוגמה, מספר מחקרים השתמשו בתוצאות בדיקות מתיחה כדי לקבוע את יכולת היווצרות של היריעות69,70,71,72. מחקרים אחרים כללו פרמטרים נוספים בניתוח שלהם, כגון עובי גרגר וגודל31,73,74,75,76,77. עם זאת, אין זה יתרון חישובי לכלול את כל הפרמטרים המותרים. לפיכך, השימוש במודלים של ANFIS עשוי להיות גישה סבירה לטפל בבעיות אלה45,63.
במאמר זה נחקרה השפעת תכולת המרטנסיט על דיאגרמת גבול העיצוב של יריעת פלדה אוסטניטית 316. בהקשר זה הוכן מערך נתונים באמצעות בדיקות ניסיוניות. למערכת שפותחה יש שני משתני קלט: שיעור המרטנסיט הנמדד בבדיקות מטאלוגרפיות ומגוון הזנים ההנדסיים הקטנים. התוצאה היא עיוות הנדסי גדול של עקומת גבול היווצרות. ישנם שלושה סוגים של שברים מרטנסיטים: שברים עדינים, בינוניים וגבוהים. נמוך פירושו ששיעור המרטנסיט נמוך מ-10%. בתנאים מתונים, שיעור המרטנסיט נע בין 10% ל-20%. ערכים גבוהים של מרטנזיט נחשבים לשברים של יותר מ-20%. בנוסף, לזן המשני יש שלוש קטגוריות ברורות בין -5% ל-5% ליד הציר האנכי, המשמשות לקביעת FLD0. טווחים חיוביים ושליליים הם שתי הקטגוריות האחרות.
תוצאות הבדיקה ההמיספרית מוצגות באיור. האיור מציג 6 דיאגרמות עיצוב של גבולות, 5 מהם הם ה-FLD של יריעות מגולגלות בודדות. בהינתן נקודת בטיחות ועקומת הגבול העליון שלה היוצרות עקומת גבול (FLC). האיור האחרון משווה את כל ה-FLCs. כפי שניתן לראות מהאיור האחרון, עלייה בשיעור המרטנסיט בפלדה אוסטניטית 316 מפחיתה את יכולת הצורה של הפח. מצד שני, הגדלת הפרופורציה של מרטנזיט הופכת בהדרגה את ה-FLC לעקומה סימטרית על הציר האנכי. בשני הגרפים האחרונים, הצד הימני של העקומה מעט גבוה מהצד השמאלי, מה שאומר שכושר הצורה במתח דו-צירי גבוה יותר מאשר במתח חד-צירי. בנוסף, זנים הנדסיים קלים ועיקריים לפני הצוואר יורדים עם שיעור הגובר של מרטנזיט.
316 יוצר עקומת גבול. השפעת חלקו של מרטנזיט על יכולת הצורה של יריעות פלדה אוסטניטיות. (נקודת בטיחות SF, עקומת גבול היווצרות FLC, מרטנזיט M).
הרשת העצבית אומנה על 60 סטים של תוצאות ניסוי עם שברי מרטנזיט של 7.8, 18.3 ו-28.7%. מערך נתונים של 15.4% מרטנזיט נשמר לתהליך האימות ו-25.6% לתהליך הבדיקה. השגיאה לאחר 150 עידנים היא כ-1.5%. על איור. 9 מציג את המתאם בין התפוקה בפועל (\({\epsilon }_{1}\), עומס עבודה הנדסי בסיסי) שסופק להדרכה ובדיקה. כפי שאתה יכול לראות, ה-NFS המאומן מנבא \({\epsilon} _{1}\) באופן משביע רצון עבור חלקי מתכת.
(א) מתאם בין ערכים חזויים וממשיים לאחר תהליך האימון, (ב) שגיאה בין ערכים חזויים וממשיים לעומסים ההנדסיים העיקריים על ה-FLC במהלך אימון ואימות.
בשלב מסוים במהלך האימון, רשת ANFIS ממוחזרת בהכרח. כדי לקבוע זאת, מתבצעת בדיקה מקבילה, הנקראת "בדיקה". אם ערך שגיאת האימות חורג מערך האימון, הרשת מתחילה להתאמן מחדש. כפי שמוצג באיור 9b, לפני תקופה 150, ההבדל בין עקומות הלמידה והאימות קטן, והן עוקבות בערך באותה עקומה. בשלב זה, שגיאת תהליך האימות מתחילה לסטות מעקומת הלמידה, שהיא סימן להתאמת יתר של ANFIS. כך, רשת ANFIS לסבב 150 נשמרת עם שגיאה של 1.5%. לאחר מכן מוצגת תחזית FLC עבור ANFIS. על איור. 10 מציג את העקומות החזויות והממשיות עבור הדגימות הנבחרות המשמשות בתהליך ההדרכה והאימות. מכיוון שהנתונים מהעקומות הללו שימשו לאימון הרשת, אין זה מפתיע לצפות בתחזיות קרובות מאוד.
עקומות חיזוי של FLC ו-ANFIS בפועל בתנאי תוכן מרטנסיט שונים. עקומות אלו משמשות בתהליך האימון.
מודל ANFIS אינו יודע מה קרה למדגם האחרון. לכן, בדקנו את ה-ANFIS המאומן שלנו עבור FLC על ידי הגשת דגימות עם שבריר מרטנזיט של 25.6%. על איור. 11 מציג את חיזוי ANFIS FLC כמו גם את ה-FLC הניסיוני. השגיאה המקסימלית בין הערך החזוי לערך הניסוי היא 6.2%, שהוא גבוה מהערך החזוי במהלך אימון ואימות. עם זאת, שגיאה זו היא שגיאה נסבלת בהשוואה למחקרים אחרים המנבאים FLC באופן תיאורטי37.
בתעשייה, הפרמטרים המשפיעים על יכולת הצורה מתוארים בצורה של לשון. לדוגמה, "גרגרים גסים מפחיתים את יכולת הצורה" או "עבודה קרה מוגברת מפחיתה FLC". הקלט לרשת ANFIS בשלב הראשון מסווג לקטגוריות לשוניות כגון נמוך, בינוני וגבוה. ישנם כללים שונים לקטגוריות שונות ברשת. לכן, בתעשייה, סוג זה של רשת יכול להיות שימושי מאוד מבחינת הכללת מספר גורמים בתיאור הלשוני ובניתוח שלהם. בעבודה זו ניסינו לקחת בחשבון את אחת התכונות העיקריות של המיקרו-מבנה של פלדות אל-חלד אוסטניטיות כדי להשתמש באפשרויות של ANFIS. כמות המרטנסיט המושרה במתח של 316 היא תוצאה ישירה של העבודה הקרה של התוספות הללו. באמצעות ניסויים וניתוח ANFIS, נמצא כי הגדלת שיעור המרטנסיט בסוג זה של נירוסטה אוסטניטית מובילה לירידה משמעותית ב-FLC של לוח 316, כך שהגדלת שיעור המרטנסיט מ-7.8% ל-28.7% מפחיתה את FLD0 מ-0.35. עד 0.1 בהתאמה. מצד שני, רשת ה-ANFIS המאומנת והמאומתת יכולה לחזות FLC באמצעות 80% מנתוני הניסוי הזמינים עם שגיאה מקסימלית של 6.5%, שהיא מרווח טעות מקובל בהשוואה לפרוצדורות תיאורטיות אחרות וקשרים פנומנולוגיים.
מערכי הנתונים ששימשו ו/או נותחו במחקר הנוכחי זמינים מהמחברים המתאימים לפי בקשה סבירה.
Iftikhar, CMA, et al. אבולוציה של נתיבי תפוקה עוקבים של סגסוגת מגנזיום AZ31 שחולצה "כמו שהיא" תחת נתיבי טעינה פרופורציונליים ולא פרופורציונליים: ניסויים וסימולציות CPFEM. פנימי J. Prast. 151, 103216 (2022).
Iftikhar, TsMA et al. אבולוציה של משטח התפוקה שלאחר מכן לאחר דפורמציה פלסטית לאורך נתיבי טעינה פרופורציונליים ולא פרופורציונליים של סגסוגת AA6061 המחושלת: ניסויים ומידול אלמנטים סופיים של פלסטיות גביש. פנימי J. Plast 143, 102956 (2021).
Manik, T., Holmedal, B. & Hopperstad, OS מעברי מתח, התקשות עבודה וערכי אלומיניום r עקב שינויים בנתיב המתח. פנימי J. Prast. 69, 1–20 (2015).
מאמושי, ח' ועוד. שיטה ניסיונית חדשה לקביעת תרשים העיצוב המגביל תוך התחשבות בהשפעת הלחץ הרגיל. פנימי י' עלמא מטר. טוֹפֶס. 15(1), 1 (2022).
Yang Z. et al. כיול ניסיוני של פרמטרים של שבר רקיע ומגבלות מתח של גיליון מתכת AA7075-T6. י' עלמא מטר. תַהֲלִיך. טכנולוגיות. 291, 117044 (2021).
Petrits, A. et al. מכשירי קצירת אנרגיה נסתרים וחיישנים ביו-רפואיים המבוססים על ממירים פרו-אלקטריים גמישים במיוחד ודיודות אורגניות. קומונה לאומית. 12(1), 2399 (2021).
Basak, S. and Panda, SK ניתוח של גבולות הצוואר והשבר של לוחות מעוותים שונים בנתיבי עיוות פלסטי יעיל קוטבי באמצעות מודל התפוקה Yld 2000-2d. י' עלמא מטר. תַהֲלִיך. טכנולוגיות. 267, 289–307 (2019).
Basak, S. and Panda, SK דפורמציות שבר במתכות גיליון אניסוטרופיות: הערכה ניסויית ותחזיות תיאורטיות. פנימי J. Mecha. המדע. 151, 356–374 (2019).
Jalefar, F., Hashemi, R. & Hosseinipur, SJ מחקר ניסיוני ותיאורטי של השפעת שינוי מסלול המתח על דיאגרמת גבול הדפוס AA5083. פנימי י. עו"ד. יַצרָן. טכנולוגיות. 76(5–8), 1343–1352 (2015).
חביבי, מ' ועוד. מחקר ניסיוני של המאפיינים המכניים, יכולת הצורה והעיצוב המגביל של פריטים מרותכים בחיכוך. ג'יי מייקר. תַהֲלִיך. 31, 310–323 (2018).
חביבי, מ' ועוד. בהתחשב בהשפעת הכיפוף, דיאגרמת הגבול נוצרת על ידי שילוב מודל MC במודלים סופיים. תַהֲלִיך. מכון פרווה. פּרוֹיֶקט. L 232(8), 625–636 (2018).
זמן פרסום: יוני-08-2023