21103

۲۱۱۰۳

بررسي رفتار الاستوپلاستيك نمونه هاي مينياتوري فولاد زنگ نزن ۳۱۶ به كمك روش المان محدود و پانچ كوچك

كارشناسي ارشد

سراميك

۹۷-۹۸

۱۳۹۸/۰۳/۲۸

دكتر بيژن افتخاري يكتا - دكتر علي بيت اللهي

Dr. Thierry COOREVITS

مواد و متالورژي

قطعات توليدشده به روش ساخت افزايشي به علت فرآيند ساخت لايه اي داراي خواص مكانيكي ناهمگني هستند كه به شدت به پارامترهاي فرآيند، حجم قطعه و محل نمونه گيري از قطعه وابسته است. جهت بررسي خواص محلي نمونه هايي با ابعاد مينياتوري به طور معمول از آزمايش پانچ كوچك بهره گرفته ميشود. در اين تحقيق پودر اوليه فولاد زنگنزن 0407-316L با استفاده از روش ساخت افزايشي ذوب انتخابي ليزر با توان ليزر برابر با ۲۰۰ وات و ضخامت لايه ۵۰ ميكرون به شكل استوانه اي با ارتفاع ۴ سانتي متر و عرض ۳ سانتي متر ساخته شد. هدف اين پژوهش تعيين پارامترهاي الاستوپلاستيك نمونه هاي جدا شده از محل هاي مختلف قطعه استوانه اي اوليه و مقايسه اين مقادير با يكديگر و همچنين نمونه هاي آنيل شده است. در ابتدا با استفاده از آناليز المان محدود حساسيت نتايج آزمايش به برخي از منابع خطاي محمتل در آزمايش ها بررسي شد و در آزمايش ها به حداقل رسانيده شد. مقدار ضريب اصطكاك بين فرورونده و نمونه فاكتوري است كه تاثير مستقيمي بر مقادير به دست آمده از نتايج آزمايش داشته و به ندرت در پژوهش هاي اخير مورد بررسي قرار گرفته است. در اين تحقيق با استفاده از روش مترولوژيكي و بررسي تغييرات ضخامت نمونه مورد آزمايش، مقدار ضريب اصطكاك بين سطوح بررسي و برابر با ۰/۲ تعيين شد. سپس، مقايسه منحني هاي نيرو-جابجايي حاصل از آزمايش هاي تجربي و شبيه سازي هاي عددي روي نمونه فولاد زنگنزن 316L آنيل شده انجام شد و مقادير پارامترهاي الاستوپلاستيك تعيين شدند.

1398/07/02

Inverse finite element investigation of elastoplastic behavior of additively manufactured 316L SS using Small Punch Test and metrological study

9/22/2019 12:00:00 AM

The mechanical behavior of specimens fabricated by laser additive manufacturing is widely related to process parameters, specimen volume and characteristics of used material. On the other hand, the additively manufactured specimens do not show a homogenous behavior and their properties are highly depended on the position and the direction of tested area. Hence, it is essential to determine a test procedure to examine elastoplastic behavior of miniaturized specimen to determine local properties of additively manufactured specimens. Small Punch Test is a test method designed for evaluating mechanical properties of miniaturized specimens sampled from in-service structures in which the lack of standard-sized samples limits utilization of conventional mechanical test methods. Recently, it has been a wide attention on using SPT to investigate local properties of additively manufactured specimens. In this report, we investigated utilization of Small Punch Test (SPT) and Finite Element Analysis (FEA) to determine the constitutive elastoplastic parameters (yield stress, strength coefficient, and strain-hardening exponent) of annealed and additively manufactured 316L stainless steel specimens. Metrological form and thickness measurements of deformed specimens were used to compare the experimental and calculated thickness evolution of specimens and the effect of coefficient of friction on these evolutions. Our study has shown that the value of 0.2 for coefficient of friction in simulations perfectly matches to the results of experimental tests. Investigation of the calculated and experimental load-displacement curves of SPT have also shown that the constitutive elastoplastic parameters of annealed and additively manufactured 316L SS specimens vary from (yield strength=150 MPa, strength coefficient=600 MPa, strain-hardening exponent= 0.45) to (yield strength=250 MPa, strength coefficient=550 MPa, strain-hardening exponent= 0.25) respectively.