11413

11413

تحليل تئوري و مدل سازي عددي فرآيند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

پاييز 1391

پاييز 1391

دكتر حسين بيسادي - دكتر صفاري

چكيده كار حاضر در دو بخش تحليل تئوري و شبيه¬سازي عددي تدوين شده است. در بخش تحليل تئوري با استفاده از مباني مكانيك سيالات كلاسيك ميدان¬هاي سرعت حول ابزار به دست آمده و با استفاده از اين ميدان¬هاي سرعت فاصله اكستروژن (فاصله¬اي كه سرعت طولي ماده قطعه¬كار در سمت پسرونده از مركز خط جوش، صفر مي¬شود) به شكل يك رابطه تحليلي ارائه گرديده است، رابطه حاصل در مقايسه با داده-هاي تجربي كارهاي قبلي مطابقت خوبي دارد، در ادامه يك رابطه تحليلي جهت تعيين نحوه توزيع ذرات ناخالصي (فاز ثانويه) و فاصله قرارگيري اين ذرات از مركز جوش تدوين گرديده است، اما به دليل نداشتن داده¬هاي تجربي ميزان دقت اين رابطه به صورت كمي بررسي نشده است، اما از لحاظ كيفي با كارهاي تجربي قبلي كاملاً مطابقت دارد و قادر به پيش¬بيني قرارگيري ذرات فاز ثانويه بر اساس پارامترهاي جوشكاري، خواص و هندسه¬شان از مركز جوش مي¬باشد. در بخش شبيه¬سازي عددي يك مدل سه بعدي المان محدود با استفاده از كد تجاري آباكوس جهت مطالعه فرآيند ترمو-مكانيكي فرآيند ارائه و بسط داده شده است. در اين شبيه¬سازي براي كوپل ترمو-مكانيكي فرآيند و نيز كاهش اعوجاج المان¬ها در طول فرآيند از تكنيك¬هاي اداپتيو مش ، كنترل مش¬ها ، سنجش جرم و هموارسازي مش¬ها استفاده شده است. همچنين از مدل ماده¬اي جانسون-كوك براي مدل كردن آلياژ آلومينيم 6061-T6 كه بيانگر وابسته بودن تنش تسليم ماده به دما و نرخ¬ كرنش مي¬باشد و نيز از قانون عمومي اصطكاك كولمب جهت شبيه¬سازي اصطكاك بين ابزار و سطح قطعه¬كار استفاده شده است. نتايج عددي شبيه¬سازي بيان¬گر آن است كه بيشترين دما در طول فرآيند جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي با افزايش سرعت دوراني ابزار مي¬تواند افزايش يابد، و نيز نشان مي¬دهد كه اين دما پايين¬تر از دماي ذوب فلز قطعه¬كار مي¬باشد. در پايان تاريخچه دمايي نقاط مختلف اطراف خط جوش به صورت تجربي اندازه¬گيري شده و با داده¬هاي آناليز المان محدود مقايسه شده است. واژه¬هاي كليدي جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي، مطالعه تحليلي، مكانيك سيالات كلاسيك، فاصله اكستروژن، كوپل ترمو-مكانيكي.