Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Forouzan,Mahmoud Salimi,Mohammad Mashayekhi
محمدرضا فروزان (استاد مشاور) محمود سلیمی (استاد راهنما) محمد مشایخی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Reza Vaziri Sereshk
محمدرضا وزیری سرشک

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1385

TITLE

Evaluation of Material Constitutive Models and Development of Damage Model in Orthogonal Machining Process
Machining operations involve extremely high rates of plastic deformation. This study presents some insight to this subject by systematic evaluation of the relative performance of six fracture models to identify the most suitable fracture criterion for chip separation. In addition a new algorithm is developed to calculate constants of the damage models. It is demonstrated that due to different failure mechanism a unique fracture model cannot be the representative of crack generation in all machining zone. It is found that predictions of FE approaches, without implementing damage models, for strains and temperatures within the deformation zones are not satisfactory and the predicted resistance of workpiece material to cutting is unrealistically high. It is demonstrated that the first predominant factor governing the material flow stress is strain hardening and strain rate and temperature do not counterbalance the effects of each other. Therefore suitable mathematical equation for material model in machining should include their effects separately to implement the effect of velocity of process and external heat source (friction). It is demonstrated that for b.c.c. metals loading path (history) plays no significant role in changing the flow stress. In addition, extrapolation of these material model equations is possible. Key Words Cumulative-damage fracture model, Material constitutive model, Chip separation/formation, Finite element simulation
در این تحقیق به بررسی رفتار ماده در تغییرشکلهای بسیار سریع که معمولاً در پروسه های براده برداری اتفاق می افتد پرداخته می شود. هدف تعیین خصوصیات مدل ماده ای است که به خوبی بتواند تغییرات سطح تسلیم و سیلان ماده را در براده برداری نشان دهد. بعلاوه مناسبترین مدل آسیب یا معیار گسیختگی که به عنوان شرط جدایی براده می تواند واقعیت جدایش براده را در شبیه سازی اجزاء محدود توصیف کند تعیین می شود.به منظور رفع موانع روشهای موجود کالیبره کردن(تعیین ثوابت مادی) نظیر عدم اعمال تأثیر متقابل مکانیزمهای برشی و کششی و توسعه روابط برای متغیرهای حالت بسیار کمتر از محدودههای متداول ماشینکاری ، الگوریتم جدیدی برای توسعه مدلهای تجمعی آسیب ارائه شده است. نکته کلیدی در این الگوریتم استفاده از شبیه سازی براده برداری جهت تعیین تاریخچه متغیرهای حالت تجربه شده است که منطبق بر واقعیت پروسه است. با این روش مجموعه ضرائبی برای مدل آسیب جانسون-کوک ارائه شده که عملکرد موفق آن به کمک نتایج آزمایش فشار مرحله ای به اثبات رسیده است.به عنوان نتیجه ای دیگر از این تحقیق، نشان داده شده که یک مدل آسیب نمی تواند بیانگر گسیختگی در تمام عمق برش باشد. به منظور رفع این مشکل، اصلاحی در مدلهای لاگرانژی صورت گرفته تا گسیختگی به ناحیه اصلی جدایش براده مطابق مشاهدات آزمایشگاهی، محدود گردد. در ادامه عملکرد شبیه سازیهای متداول براده برداری با دو تفسیر شکل گیری براده در اثر فقط تغییرشکل پلاستیک ماده حول نوک ابزار (فرو برش ابزار) و جداشدن براده از سطح در اثر ایجاد گسیختگی در ماده در مجاورت نوک ابزار زمینه بحث خواهد بود. در تفسیر اول نیازی به مدلهای آسیب برای تعریف خواص ماده نبوده و نرم افزار مشکل اعوجاج شدید المانها در نوک ابزار را با روش عددی زمانبر شبکه بندی مجدد حل می کند. در نظر نگرفتن احتمال گسیختگی ماده در تفسیر اول باعث شده به ماده قابلیت تغییرشکل نامحدودی بخشیده شود که باعث ایجاد کرنش پلاستیک بسیار بزرگ و دمایی به صورت غیر واقعی بالا برای ناحیه مجاور نوک ابزار می شود. این مقادیر غیر واقعی نتیجه تغییرشکل شدید ماده در نوک ابزار است که برای شکل گیری براده بدون گسیختگی نیاز خواهد بود. به این ترتیب مقاومت قطعه به برش به میزان قابل ملاحظه ای از واقعیت فاصله خواهد گرفت. با اصلاح صورت گرفته در مدلهای لاگرانژی ، هر هشت آزمایش طرح "ارزیابی مدلهای ماشینکاری" (AMM) با دقت مطلوب مدل شده اند. نتایج تحقیقات در جهت شناخت رفتار مکانیکی ماده در براده برداری نشان می دهد به کمک حضور مستقیم پارامتر دما در فرم ریاضی مدل ماده می توان تأثیر منابع حرارتی مستقل خارجی نظیر اصطکاک را هم، در رفتار ماده لحاظ کرد و حضور مستقیم پارامتر نرخ کرنش در فرم ریاضی مدل ماده هم تضمین کننده اعمال اثر مستقل سرعت انجام پروسه است. نتایج تحقیقات نشان می دهد در نظر گرفتن تاریخچه متغیرهای حالت تجربه شده در مورد رفتار مکانیکی فلزات b.c.c. چندان مهم نخواهد بود. لغات کلیدی: مدل ماده، مدل آسیب، شکل گیری/ جدایش براده، رفتار پلاستیک ماده، تاریخچه و مسیر کرنش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی