شكرا لكم لزيارة Nature.com. أنت تستخدم إصدار متصفح مع دعم محدود لـ CSS. للحصول على أفضل تجربة، نوصي باستخدام متصفح محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer). بالإضافة إلى ذلك، ولضمان استمرار الدعم، نعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
أشرطة التمرير تعرض ثلاث مقالات لكل شريحة. استخدم زري الرجوع والتالي للتنقل عبر الشرائح، أو أزرار التحكم في الشرائح الموجودة في النهاية للتنقل عبر كل شريحة.
يعد تأثير البنية المجهرية على قابلية تشكيل صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ مصدر قلق كبير لمهندسي تشغيل الصفائح المعدنية. بالنسبة للفولاذ الأوستنيتي، فإن وجود تشوه مارتنسيت (\({\alpha}^{^{\prime))\)-مارتينسيت) في البنية المجهرية يؤدي إلى تصلب كبير وانخفاض في القابلية للتشكيل. في هذه الدراسة، هدفنا إلى تقييم قابلية تشكيل الفولاذ AISI 316 بقوى مارتنسيتية مختلفة بطرق الذكاء التجريبي والاصطناعي. في الخطوة الأولى، تم تلدين الفولاذ AISI 316 بسماكة أولية تبلغ 2 مم ودحرجته على البارد إلى سماكات مختلفة. وفي وقت لاحق، تم قياس مساحة السلالة النسبية للمارتنسيت عن طريق اختبار دراسة المعادن. تم تحديد قابلية تشكيل الصفائح المدرفلة باستخدام اختبار انفجار نصف الكرة للحصول على مخطط حدود الإجهاد (FLD). يتم استخدام البيانات التي تم الحصول عليها نتيجة للتجارب كذلك لتدريب واختبار نظام التدخل العصبي الغامض (ANFIS). بعد تدريب ANFIS، تمت مقارنة السلالات السائدة التي تنبأت بها الشبكة العصبية بمجموعة جديدة من النتائج التجريبية. أظهرت النتائج أن الدرفلة على البارد لها تأثير سلبي على قابلية تشكيل هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكن تم تحسين قوة الصفائح بشكل كبير. وبالإضافة إلى ذلك، يظهر نظام ANFIS نتائج مرضية مقارنة بالقياسات التجريبية.
إن القدرة على تشكيل الصفائح المعدنية، على الرغم من كونها موضوعًا للمقالات العلمية لعقود من الزمن، تظل مجالًا مثيرًا للاهتمام للبحث في علم المعادن. تسهل الأدوات التقنية والنماذج الحسابية الجديدة العثور على العوامل المحتملة التي تؤثر على القابلية للتشكيل. والأهم من ذلك، أنه تم الكشف عن أهمية البنية المجهرية لحد الشكل في السنوات الأخيرة باستخدام طريقة العناصر المحدودة من اللدونة البلورية (CPFEM). من ناحية أخرى، فإن توفر المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وحيود التشتت الخلفي للإلكترون (EBSD) يساعد الباحثين على مراقبة نشاط البنية المجهرية للهياكل البلورية أثناء التشوه. إن فهم تأثير المراحل المختلفة في المعادن وحجم الحبوب واتجاهها والعيوب المجهرية على مستوى الحبوب أمر بالغ الأهمية للتنبؤ بقابلية التشكيل.
يعد تحديد قابلية التشكيل في حد ذاته عملية معقدة، حيث ثبت أن قابلية التشكيل تعتمد بشكل كبير على المسارات 1، 2، 3. لذلك، فإن المفاهيم التقليدية لسلالة التشكيل النهائية لا يمكن الاعتماد عليها في ظل ظروف التحميل غير المتناسبة. ومن ناحية أخرى، يتم تصنيف معظم مسارات التحميل في التطبيقات الصناعية على أنها تحميل غير متناسب. وفي هذا الصدد، ينبغي استخدام الأساليب التقليدية والتجريبية لنصف الكرة الأرضية Marciniak-Kuchinsky (MK) بحذر. في السنوات الأخيرة، جذب مفهوم آخر، وهو مخطط حد الكسر (FFLD)، انتباه العديد من مهندسي القابلية للتشكيل. في هذا المفهوم، يتم استخدام نموذج الضرر للتنبؤ بقابلية تشكيل الورقة. في هذا الصدد، تم تضمين استقلال المسار في البداية في التحليل وكانت النتائج في اتفاق جيد مع النتائج التجريبية غير المقاسة. تعتمد قابلية تشكيل الصفائح المعدنية على عدة معلمات وتاريخ معالجة الصفائح، وكذلك على البنية المجهرية ومرحلة المعدن10،11،12،13،14،15.
يعد الاعتماد على الحجم مشكلة عند النظر في السمات المجهرية للمعادن. لقد ثبت أنه في مساحات التشوه الصغيرة، يعتمد اعتماد خصائص الاهتزاز والانبعاج بشدة على مقياس طول المادة16،17،18،19،20،21،22،23،24،25،26،27، 28,29,30. لقد تم الاعتراف منذ فترة طويلة بتأثير حجم الحبوب على القابلية للتشكيل في الصناعة. درس ياماغوتشي وميلور [31] تأثير حجم الحبوب وسمكها على خصائص الشد للصفائح المعدنية باستخدام التحليل النظري. وباستخدام نموذج مارسينياك، أفادوا أنه في ظل تحميل الشد ثنائي المحور، يؤدي انخفاض نسبة السُمك إلى حجم الحبيبات إلى انخفاض في خصائص الشد للورقة. النتائج التجريبية التي أجراها ويلسون وآخرون. أكد 32 أن تقليل السُمك إلى متوسط قطر الحبوب (t / d) أدى إلى انخفاض في قابلية التمدد ثنائية المحور للصفائح المعدنية بثلاثة سماكات مختلفة. وخلصوا إلى أنه عند قيم t/d أقل من 20، يتأثر عدم التجانس والتشوه الملحوظ بشكل أساسي بالحبيبات الفردية في سمك الورقة. درس أولفان وكورساريس33 تأثير حجم الحبيبات على قابلية التشغيل الإجمالية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 304 و316. وذكروا أن قابلية تشكيل هذه المعادن لا تتأثر بحجم الحبوب، ولكن يمكن رؤية تغييرات صغيرة في خصائص الشد. إن الزيادة في حجم الحبوب هي التي تؤدي إلى انخفاض في خصائص قوة هذه الفولاذ. يوضح تأثير كثافة الخلع على إجهاد تدفق معادن النيكل أن كثافة الخلع تحدد إجهاد تدفق المعدن، بغض النظر عن حجم الحبوب. لتفاعل الحبوب والتوجه الأولي أيضًا تأثير كبير على تطور نسيج الألومنيوم، والذي تم بحثه بواسطة بيكر وبانشاناديسواران باستخدام تجارب ونمذجة اللدونة البلورية. النتائج العددية في تحليلها تتفق بشكل جيد مع التجارب، على الرغم من أن بعض نتائج المحاكاة تحيد عن التجارب بسبب القيود المفروضة على شروط الحدود المطبقة. من خلال دراسة أنماط اللدونة البلورية والكشف التجريبي، تظهر صفائح الألمنيوم المدرفلة قابلية تشكيل مختلفة . أظهرت النتائج أنه على الرغم من أن منحنيات الإجهاد والانفعال للصفائح المختلفة كانت متماثلة تقريبًا، إلا أن هناك اختلافات كبيرة في قابليتها للتشكيل بناءً على القيم الأولية. استخدم Amelirad وAssempour التجارب وCPFEM للحصول على منحنيات الإجهاد والانفعال لصفائح الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. وأظهرت عمليات المحاكاة التي أجروها أن الزيادة في حجم الحبيبات تنتقل إلى أعلى في FLD، مما يشكل منحنى محددًا. بالإضافة إلى ذلك، قام نفس المؤلفين بالتحقيق في تأثير اتجاه الحبوب ومورفولوجيتها على تكوين الفراغات 38.
بالإضافة إلى مورفولوجيا الحبوب واتجاهها في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، فإن حالة التوائم والمراحل الثانوية مهمة أيضًا. التوأمة هي الآلية الرئيسية للتصلب وزيادة الاستطالة في الفولاذ TWIP 39. أفاد Hwang40 أن قابلية تشكيل فولاذ TWIP كانت ضعيفة على الرغم من استجابة الشد الكافية. ومع ذلك، لم يتم دراسة تأثير توأمة التشوه على قابلية تشكيل صفائح الفولاذ الأوستنيتي بشكل كافٍ. ميشرا وآخرون. 41 درس الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لمراقبة التوأمة تحت مسارات إجهاد الشد المختلفة. ووجدوا أن التوائم يمكن أن تنشأ من مصادر اضمحلال كل من التوائم الملدنة والجيل الجديد من التوائم. لقد لوحظ أن أكبر التوائم يتشكل تحت توتر ثنائي المحور. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ أن تحول الأوستينيت إلى \({\alpha}^{^{\prime}}\)-مارتنسيت يعتمد على مسار السلالة. هونغ وآخرون. بحث 42 في تأثير التوأمة الناتجة عن الإجهاد والمارتنسيت على تقصف الهيدروجين على مدى درجات حرارة في ذوبان الليزر الانتقائي للفولاذ الأوستنيتي 316L. وقد لوحظ أنه اعتمادًا على درجة الحرارة، يمكن أن يتسبب الهيدروجين في فشل أو تحسين قابلية تشكيل الفولاذ 316L. شين وآخرون. 43 تم قياس حجم تشوه المارتنسيت تجريبياً تحت تحميل الشد بمعدلات تحميل مختلفة. لقد وجد أن الزيادة في إجهاد الشد تزيد من الجزء الحجمي لجزء المارتنسيت.
تُستخدم أساليب الذكاء الاصطناعي في العلوم والتكنولوجيا بسبب تنوعها في نمذجة المشكلات المعقدة دون اللجوء إلى الأسس الفيزيائية والرياضية للمشكلة44،45،46،47،48،49،50،51،52 ويتزايد عدد أساليب الذكاء الاصطناعي . مرادي وآخرون. استخدم 44 تقنيات التعلم الآلي لتحسين الظروف الكيميائية لإنتاج جزيئات نانوية سيليكا دقيقة. تؤثر الخصائص الكيميائية الأخرى أيضًا على خصائص المواد النانوية، والتي تم بحثها في العديد من المقالات البحثية. م وآخرون. 45 استخدم ANFIS للتنبؤ بقابلية تشكيل صفائح الفولاذ الكربوني العادي في ظل ظروف متدحرجة مختلفة. بسبب الدرفلة على البارد، زادت كثافة التفكك في الفولاذ الطري بشكل ملحوظ. يختلف الفولاذ الكربوني العادي عن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي في آليات تصلبها وترميمها. في الفولاذ الكربوني البسيط، لا تحدث تحولات الطور في البنية المجهرية المعدنية. بالإضافة إلى الطور المعدني، تتأثر أيضًا ليونة المعادن وكسرها وقابليتها للتصنيع وما إلى ذلك بالعديد من الميزات الهيكلية الدقيقة الأخرى التي تحدث أثناء أنواع مختلفة من المعالجة الحرارية والعمل البارد والشيخوخة 54،55،56،57،58،59 ،60. ، 61، 62. في الآونة الأخيرة، تشن وآخرون. 63 درس تأثير الدرفلة على البارد على قابلية تشكيل الفولاذ 304L. لقد أخذوا في الاعتبار الملاحظات الظواهرية فقط في الاختبارات التجريبية من أجل تدريب الشبكة العصبية على التنبؤ بقابلية التشكيل. في الواقع، في حالة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، تجتمع عدة عوامل لتقليل خصائص الشد للصفائح. استخدم لو وآخرون 64 نظام ANFIS لمراقبة تأثير المعلمات المختلفة على عملية توسيع الثقب.
كما تمت مناقشته بإيجاز في المراجعة أعلاه، فإن تأثير البنية المجهرية على مخطط حدود الشكل لم يحظ باهتمام كبير في الأدبيات. ومن ناحية أخرى، يجب أن تؤخذ في الاعتبار العديد من الميزات البنيوية الدقيقة. ولذلك، يكاد يكون من المستحيل إدراج جميع العوامل البنيوية الدقيقة في الأساليب التحليلية. وبهذا المعنى، يمكن أن يكون استخدام الذكاء الاصطناعي مفيدًا. في هذا الصدد، تبحث هذه الدراسة في تأثير جانب واحد من عوامل البنية المجهرية، وهي وجود المارتنسيت الناجم عن الإجهاد، على قابلية تشكيل صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ. تختلف هذه الدراسة عن دراسات الذكاء الاصطناعي الأخرى فيما يتعلق بقابلية التشكيل حيث ينصب التركيز على ميزات البنية المجهرية بدلاً من مجرد منحنيات FLD التجريبية. سعينا إلى تقييم قابلية تشكيل الفولاذ 316 بمحتويات المارتينسيت المختلفة باستخدام طرق الذكاء التجريبي والاصطناعي. في الخطوة الأولى، تم تلدين الفولاذ 316 بسماكة أولية تبلغ 2 مم ودحرجته على البارد إلى سماكات مختلفة. ثم، باستخدام التحكم الميتالوغرافي، تم قياس المساحة النسبية للمارتنسيت. تم تحديد قابلية تشكيل الصفائح المدرفلة باستخدام اختبار انفجار نصف الكرة للحصول على مخطط حدود الإجهاد (FLD). تم استخدام البيانات الواردة منه لاحقًا لتدريب واختبار نظام التداخل العصبي الغامض (ANFIS). بعد تدريب ANFIS، تمت مقارنة تنبؤات الشبكة العصبية بمجموعة جديدة من النتائج التجريبية.
تحتوي الصفائح المعدنية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 316 المستخدمة في هذه الدراسة على تركيبة كيميائية كما هو موضح في الجدول 1 وسمك أولي يبلغ 1.5 مم. التلدين عند 1050 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة تليها التبريد بالماء لتخفيف الضغوط المتبقية في الورقة والحصول على بنية مجهرية موحدة.
يمكن الكشف عن البنية المجهرية للفولاذ الأوستنيتي باستخدام العديد من المنمشات. أحد أفضل أدوات النقش هو حمض النيتريك بنسبة 60% في الماء المقطر، محفوراً عند 1 فولت تيار مستمر لمدة 120 ثانية38. ومع ذلك، فإن هذا النقش يظهر فقط حدود الحبوب ولا يمكنه تحديد حدود الحبوب المزدوجة، كما هو موضح في الشكل 1 أ. منمش آخر هو خلات الجلسرين، حيث يمكن رؤية الحدود المزدوجة بشكل جيد، ولكن حدود الحبوب ليست كذلك، كما هو مبين في الشكل 1 ب. بالإضافة إلى ذلك، بعد تحويل الطور الأوستنيتي شبه المستقر إلى \({\alpha }^{^{\prime}}\)- يمكن اكتشاف مرحلة مارتنسيت باستخدام منمش خلات الجلسرين، وهو أمر مهم في الدراسة الحالية.
البنية المجهرية للوحة المعدنية 316 بعد التلدين، كما هو موضح بواسطة منقوشات مختلفة، (أ) 200x، 60% \({\mathrm{HNO}}_{3}\) في الماء المقطر عند 1.5 فولت لمدة 120 ثانية، و (ب) 200x خلات الجليسريل.
يتم تقطيع الصفائح الملدنة إلى صفائح بعرض 11 سم وطول 1 متر للدرفلة. يحتوي مصنع الدرفلة على البارد على لفتين متماثلتين بقطر 140 مم. تؤدي عملية الدرفلة على البارد إلى تحول الأوستينيت إلى تشوه المارتنسيت في الفولاذ المقاوم للصدأ 316. البحث عن نسبة مرحلة المارتنسيت إلى مرحلة الأوستينيت بعد الدرفلة على البارد خلال سماكات مختلفة. على الشكل. يوضح الشكل 2 عينة من البنية المجهرية للصفائح المعدنية. على الشكل. يُظهر الشكل 2 أ صورة ميتالوغرافية لعينة ملفوفة، كما تُرى من اتجاه عمودي على الورقة. على الشكل. في الشكل 2 ب باستخدام برنامج ImageJ65، يتم تمييز الجزء المارتنسيتي باللون الأسود. باستخدام أدوات هذا البرنامج مفتوح المصدر، يمكن قياس مساحة جزء المارتنسيت. يوضح الجدول 2 الكسور التفصيلية للمراحل المارتنسيتية والأوستنيتية بعد التدحرج إلى تخفيضات مختلفة في السمك.
بنية مجهرية لصفيحة سعة 316 لترًا بعد تدحرجها إلى انخفاض في السمك بنسبة 50%، معروضة بشكل عمودي على مستوى الورقة، مكبرة 200 مرة، أسيتات الجلسرين.
تم الحصول على القيم الواردة في الجدول 2 من خلال حساب متوسط كسور المارتينسيت المقاسة على ثلاث صور فوتوغرافية تم التقاطها في مواقع مختلفة على نفس العينة المعدنية. بالإضافة إلى ذلك، في الشكل. يُظهر الشكل 3 منحنيات التركيب التربيعية لفهم تأثير الدرفلة الباردة على المارتنسيت بشكل أفضل. يمكن ملاحظة أن هناك علاقة خطية تقريبًا بين نسبة المارتنسيت وتقليل السمك في حالة الدرفلة على البارد. ومع ذلك، يمكن للعلاقة التربيعية أن تمثل هذه العلاقة بشكل أفضل.
التباين في نسبة المارتنسيت كدالة لتقليل السُمك أثناء الدرفلة على البارد لصفائح الفولاذ 316 الملدنة في البداية.
تم تقييم حد التشكيل وفقًا للإجراء المعتاد باستخدام اختبارات انفجار نصف الكرة الأرضية . في المجموع، تم تصنيع ست عينات عن طريق القطع بالليزر بالأبعاد الموضحة في الشكل 4 أ كمجموعة من العينات التجريبية. لكل حالة من أجزاء المارتنسيت، تم إعداد واختبار ثلاث مجموعات من عينات الاختبار. على الشكل. يُظهر الشكل 4 ب العينات المقطوعة والمصقولة والمميزة.
تحدد قوالب ناكازيما حجم العينة ولوحة التقطيع. (أ) الأبعاد، (ب) قطع وعينات مميزة.
تم إجراء اختبار التثقيب النصف كروي باستخدام مكبس هيدروليكي بسرعة سير تبلغ 2 مم/ثانية. يتم تشحيم الأسطح الملامسة للخرامة والصفائح بشكل جيد لتقليل تأثير الاحتكاك على حدود التشكيل. استمر في الاختبار حتى يتم ملاحظة تضييق أو انقطاع كبير في العينة. على الشكل. 5 يوضح العينة المدمرة في الجهاز والعينة بعد الفحص .
تم تحديد حد التشكيل باستخدام اختبار الانفجار النصف كروي، (أ) جهاز الاختبار، (ب) لوحة العينة عند الكسر في جهاز الاختبار، (ج) نفس العينة بعد الاختبار.
يعد النظام العصبي الغامض الذي طورته Jang67 أداة مناسبة للتنبؤ بمنحنى حد تكوين الأوراق. يتضمن هذا النوع من الشبكات العصبية الاصطناعية تأثير المعلمات ذات الأوصاف الغامضة. وهذا يعني أنه يمكنهم الحصول على أي قيمة حقيقية في مجالاتهم. يتم تصنيف القيم من هذا النوع أيضًا وفقًا لقيمتها. كل فئة لها قواعدها الخاصة. على سبيل المثال، يمكن أن تكون قيمة درجة الحرارة أي رقم حقيقي، ووفقًا لقيمتها، يمكن تصنيف درجات الحرارة إلى باردة ومتوسطة ودافئة وساخنة. وفي هذا الصدد، على سبيل المثال، قاعدة درجات الحرارة المنخفضة هي قاعدة “ارتدِ سترة”، وقاعدة درجات الحرارة الدافئة هي “تي شيرت كافٍ”. في المنطق الضبابي نفسه، يتم تقييم المخرجات للتأكد من دقتها وموثوقيتها. يضمن الجمع بين أنظمة الشبكات العصبية والمنطق الغامض أن يقدم نظام ANFIS نتائج موثوقة.
يوضح الشكل 6 المقدم من Jang67 شبكة عصبية غامضة بسيطة. كما هو موضح، تأخذ الشبكة مدخلين، في دراستنا المدخل هو نسبة المارتنسيت في البنية المجهرية وقيمة الانفعال البسيط. في المستوى الأول من التحليل، يتم تشويش قيم الإدخال باستخدام قواعد غامضة ووظائف العضوية (FC):
بالنسبة إلى \(i=1, 2\)، حيث يُفترض أن يحتوي الإدخال على فئتين من الوصف. يمكن أن يتخذ MF أي شكل مثلث أو شبه منحرف أو غاوسي أو أي شكل آخر.
استنادًا إلى الفئات \({A}_{i}\) و\({B}_{i}\) وقيم MF الخاصة بها عند المستوى 2، تم اعتماد بعض القواعد، كما هو موضح في الشكل 7. في هذا طبقة، يتم الجمع بين تأثيرات المدخلات المختلفة بطريقة أو بأخرى. هنا، يتم استخدام القواعد التالية للجمع بين تأثير جزء المارتنسيت وقيم السلالة البسيطة:
يُطلق على خرج \({w}_{i}\) لهذه الطبقة كثافة الاشتعال. يتم تطبيع شدة الإشعال هذه في الطبقة 3 وفقًا للعلاقة التالية:
في الطبقة 4، يتم تضمين قواعد Takagi وSugeno67,68 في الحساب لمراعاة تأثير القيم الأولية لمعلمات الإدخال. تحتوي هذه الطبقة على العلاقات التالية:
يتأثر \({f}_{i}\) الناتج بالقيم الطبيعية في الطبقات، مما يعطي النتيجة النهائية، قيم الالتواء الرئيسية:
حيث يمثل \(NR\) عدد القواعد. يتمثل دور الشبكة العصبية هنا في استخدام خوارزمية التحسين الداخلية الخاصة بها لتصحيح معلمات الشبكة غير المعروفة. المعلمات غير المعروفة هي المعلمات الناتجة \(\left\{{p}_{i}, {q}_{i}, {r}_{i}\right\}\)، والمعلمات المتعلقة بالهكتون MF تعتبر وظيفة شكل دقات الرياح المعممة:
تعتمد مخططات حدود الشكل على العديد من العوامل، بدءًا من التركيب الكيميائي وحتى تاريخ تشوه الصفائح المعدنية. من السهل تقييم بعض المعلمات، بما في ذلك معلمات اختبار الشد، بينما يتطلب البعض الآخر إجراءات أكثر تعقيدًا مثل علم المعادن أو تحديد الإجهاد المتبقي. في معظم الحالات، يُنصح بإجراء اختبار حد الانفعال لكل دفعة من الصفائح. ومع ذلك، في بعض الأحيان يمكن استخدام نتائج اختبار أخرى لتقريب حد التشكيل. على سبيل المثال، استخدمت العديد من الدراسات نتائج اختبار الشد لتحديد قابلية تشكيل الورقة69،70،71،72. وشملت دراسات أخرى المزيد من المعلمات في تحليلها، مثل سمك الحبوب وحجمها31،73،74،75،76،77. ومع ذلك، ليس من المفيد حسابيًا تضمين جميع المعلمات المسموح بها. وبالتالي، فإن استخدام نماذج ANFIS قد يكون نهجا معقولا لمعالجة هذه القضايا.
في هذا البحث تم دراسة تأثير محتوى المارتنسيت على مخطط حدود التشكيل لصفائح الفولاذ الأوستنيتي 316. وفي هذا الصدد، تم إعداد مجموعة بيانات باستخدام الاختبارات التجريبية. يحتوي النظام المطور على متغيرين للمدخلات: نسبة المارتنسيت المقاسة في اختبارات علم المعادن ومجموعة السلالات الهندسية الصغيرة. والنتيجة هي تشوه هندسي كبير لمنحنى حد التشكيل. هناك ثلاثة أنواع من الكسور المارتنسيتية: الكسور الدقيقة والمتوسطة والعالية. منخفض يعني أن نسبة المارتنسيت أقل من 10%. وفي ظل الظروف المعتدلة تتراوح نسبة المارتينسيت من 10% إلى 20%. تعتبر القيم العالية للمارتنسيت كسور تزيد عن 20٪. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي السلالة الثانوية على ثلاث فئات متميزة بين -5% و5% بالقرب من المحور الرأسي، والتي تستخدم لتحديد FLD0. النطاقات الإيجابية والسلبية هي الفئتين الأخريين.
تظهر نتائج الاختبار النصف كروي في الشكل. يوضح الشكل 6 مخططات تشكيلية للحدود، 5 منها عبارة عن FLD للصفائح المدرفلة الفردية. نظرا لنقطة الأمان ومنحنى الحد الأعلى لها يشكل منحنى الحد (FLC). الرقم الأخير يقارن جميع FLCs. كما يتبين من الشكل الأخير، فإن زيادة نسبة المارتنسيت في الفولاذ الأوستنيتي 316 تقلل من قابلية تشكيل الصفائح المعدنية. من ناحية أخرى، فإن زيادة نسبة المارتنسيت يؤدي تدريجياً إلى تحويل FLC إلى منحنى متماثل حول المحور الرأسي. في الرسمين البيانيين الأخيرين، الجانب الأيمن من المنحنى أعلى قليلاً من اليسار، مما يعني أن قابلية التشكيل في التوتر ثنائي المحور أعلى منها في التوتر أحادي المحور. بالإضافة إلى ذلك، فإن كلا من السلالات الهندسية الصغيرة والكبيرة قبل العنق تتناقص مع زيادة نسبة المارتنسيت.
316 تشكيل منحنى الحد. تأثير نسبة المارتنسيت على قابلية تشكيل صفائح الفولاذ الأوستنيتي. (نقطة الأمان SF، منحنى حد التكوين FLC، مارتنسيت M).
تم تدريب الشبكة العصبية على 60 مجموعة من النتائج التجريبية بنسب المارتينسيت 7.8 و18.3 و28.7%. تم حجز مجموعة بيانات مكونة من 15.4% من المارتينسيت لعملية التحقق و25.6% لعملية الاختبار. الخطأ بعد 150 عصرًا يبلغ حوالي 1.5٪. على الشكل. يوضح الشكل 9 العلاقة بين المخرجات الفعلية (\({\epsilon}_{1}\) وعبء العمل الهندسي الأساسي) المقدمة للتدريب والاختبار. كما ترون، يتنبأ NFS المُدرب \({\epsilon} _{1}\) بشكل مُرضٍ لأجزاء الصفائح المعدنية.
(أ) الارتباط بين القيم المتوقعة والفعلية بعد عملية التدريب، (ب) خطأ بين القيم المتوقعة والفعلية للأحمال الهندسية الرئيسية على FLC أثناء التدريب والتحقق.
في مرحلة ما أثناء التدريب، يتم إعادة تدوير شبكة ANFIS حتمًا. ولتحديد ذلك، يتم إجراء فحص موازي يسمى "الفحص". إذا انحرفت قيمة خطأ التحقق من الصحة عن قيمة التدريب، فستبدأ الشبكة في إعادة التدريب. كما هو مبين في الشكل 9ب، قبل العصر 150، كان الفرق بين منحنيات التعلم والتحقق صغيرًا، ويتبعان نفس المنحنى تقريبًا. عند هذه النقطة، يبدأ خطأ عملية التحقق من الصحة في الانحراف عن منحنى التعلم، وهو ما يعد علامة على فرط ملائمة ANFIS. وبالتالي، تم الحفاظ على شبكة ANFIS للجولة 150 بنسبة خطأ قدرها 1.5%. ثم تم تقديم التنبؤ FLC لـ ANFIS. على الشكل. ويبين الشكل 10 المنحنيات المتوقعة والفعلية للعينات المختارة المستخدمة في عملية التدريب والتحقق. وبما أن البيانات الواردة من هذه المنحنيات تم استخدامها لتدريب الشبكة، فليس من المستغرب ملاحظة تنبؤات قريبة جدًا.
المنحنيات التنبؤية التجريبية الفعلية لـ FLC وANFIS في ظل ظروف مختلفة لمحتوى المارتينسيت. وتستخدم هذه المنحنيات في عملية التدريب.
لا يعرف نموذج ANFIS ما حدث للعينة الأخيرة. لذلك، قمنا باختبار نظام ANFIS المدرب لدينا لـ FLC من خلال تقديم عينات تحتوي على جزء من المارتينسيت بنسبة 25.6%. على الشكل. يوضح الشكل 11 تنبؤات ANFIS FLC بالإضافة إلى FLC التجريبي. الحد الأقصى للخطأ بين القيمة المتوقعة والقيمة التجريبية هو 6.2%، وهو أعلى من القيمة المتوقعة أثناء التدريب والتحقق من الصحة. ومع ذلك، يعتبر هذا الخطأ خطأ مقبولا مقارنة بالدراسات الأخرى التي تتنبأ بـ FLC نظريا.
في الصناعة، يتم وصف المعلمات التي تؤثر على قابلية التشكيل على شكل لسان. على سبيل المثال، "الحبوب الخشنة تقلل من القابلية للتشكيل" أو "زيادة العمل البارد تقلل من FLC". يتم تصنيف المدخلات إلى شبكة ANFIS في المرحلة الأولى إلى فئات لغوية مثل منخفضة ومتوسطة وعالية. هناك قواعد مختلفة لفئات مختلفة على الشبكة. لذلك، في الصناعة، يمكن أن يكون هذا النوع من الشبكات مفيدًا جدًا من حيث تضمين عدة عوامل في وصفها وتحليلها اللغوي. حاولنا في هذا العمل أن نأخذ بعين الاعتبار إحدى السمات الرئيسية للبنية المجهرية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي من أجل استخدام إمكانيات ANFIS. إن كمية المارتينسيت الناتجة عن الإجهاد البالغة 316 هي نتيجة مباشرة للعمل البارد لهذه الإدخالات. من خلال التجارب وتحليل ANFIS، وجد أن زيادة نسبة المارتينسيت في هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي يؤدي إلى انخفاض كبير في FLC للوحة 316، بحيث أن زيادة نسبة المارتينسيت من 7.8% إلى 28.7% تقلل من نسبة المارتنسيت من 7.8% إلى 28.7%. FLD0 من 0.35. ما يصل إلى 0.1 على التوالي. من ناحية أخرى، يمكن لشبكة ANFIS المدربة والمصادق عليها التنبؤ بـ FLC باستخدام 80٪ من البيانات التجريبية المتاحة مع حد أقصى للخطأ يبلغ 6.5٪، وهو هامش خطأ مقبول مقارنة بالإجراءات النظرية الأخرى والعلاقات الظواهرية.
مجموعات البيانات المستخدمة و/أو التي تم تحليلها في الدراسة الحالية متاحة من المؤلفين المعنيين بناءً على طلب معقول.
افتخار، CMA، وآخرون. تطور مسارات الإنتاجية اللاحقة لسبائك المغنيسيوم AZ31 المبثوقة "كما هي" في ظل مسارات التحميل المتناسبة وغير المتناسبة: تجارب ومحاكاة CPFEM. داخلي جي براست. 151، 103216 (2022).
افتخار، تسما وآخرون. تطور سطح الإنتاج اللاحق بعد تشوه البلاستيك على طول مسارات التحميل المتناسبة وغير المتناسبة لسبائك AA6061 الملدنة: التجارب ونمذجة العناصر المحدودة من اللدونة البلورية. داخلي ج.بلاست 143, 102956 (2021).
Manik، T.، Holmedal، B. & Hopperstad، OS Stress transients، تصلب العمل، وقيم r الألومنيوم بسبب تغيرات مسار الإجهاد. داخلي جي براست. 69، 1-20 (2015).
ماموشي، H. وآخرون. طريقة تجريبية جديدة لتحديد مخطط التشكيل الحدي مع الأخذ في الاعتبار تأثير الضغط الطبيعي. داخلي J. ألما ماتر. استمارة. 15(1)، 1 (2022).
يانغ ز. وآخرون. المعايرة التجريبية لمعلمات كسر الدكتايل وحدود الانفعال للصفائح المعدنية AA7075-T6. جي ألما ماتر. عملية. التقنيات. 291، 117044 (2021).
بيتريتس، A. وآخرون. أجهزة تجميع الطاقة الخفية وأجهزة الاستشعار الطبية الحيوية القائمة على المحولات الكهروضوئية فائقة المرونة والثنائيات العضوية. الكومونة الوطنية. 12(1)، 2399 (2021).
Basak، S. and Panda، SK تحليل حدود العنق والكسر لمختلف الصفائح المشوهة مسبقًا في مسارات تشوه البلاستيك الفعالة القطبية باستخدام نموذج العائد Yld 2000–2d. جي ألما ماتر. عملية. التقنيات. 267، 289-307 (2019).
Basak، S. and Panda، SK تشوهات الكسر في الصفائح المعدنية متباينة الخواص: التقييم التجريبي والتنبؤات النظرية. داخلي J. ميكا. العلم. 151، 356–374 (2019).
Jalefar، F.، Hashemi، R. & Hosseinipur، SJ دراسة تجريبية ونظرية لتأثير تغيير مسار السلالة على مخطط حدود التشكيل AA5083. داخلي J. Adv. الشركة المصنعة. التقنيات. 76(5-8)، 1343-1352 (2015).
حبيبي، م وآخرون. دراسة تجريبية للخصائص الميكانيكية وقابلية التشكيل ومخطط التشكيل الحدي للفراغات الملحومة بالتحريك الاحتكاكي. جي ميكر. عملية. 31، 310-323 (2018).
حبيبي، M.، وآخرون. بالنظر إلى تأثير الانحناء، يتم تشكيل مخطط الحد من خلال دمج نموذج MC في نمذجة العناصر المحدودة. عملية. معهد الفراء. مشروع. ل 232(8)، 625-636 (2018).
وقت النشر: 08 يونيو 2023