مدل سازی محاسباتی مواد و مصالح

مدل سازی محاسباتی مواد (Computational Modeling of Materials) طیف گسترده ای از مسائل را شامل می شود. پروژه های تحقیقاتی گسترده ای در این زمینه در سال های گذشته انجام شده است و هم اکنون نیز در جریان می باشد. تعیین معیارهای خرابی مواد با استفاده از روش های مختلف نظیر میکرومکانیک ، ماکرومکانیک و چندمقیاسی (Multi-scale) بسیار مورد توجه بوده اند. هم اکنون نیز نرم افزارهای جانبی بسیاری در این حوزه توسعه داده شده اند. بسیاری از دانشجویان دوره های تحصیلات تکمیلی به نوعی با مدل سازی محاسباتی مواد سروکار داشته اند. هم اکنون در برخی صنایع کشور این مساله مورد توجه است اما به سرعت پیشرفت سایر نقاط جهان نیست.

 

برخی از عناوین مورد توجه در مدل سازی محاسباتی مواد:
  • مدل سازی در مقیاس اتم و مولکول تا مدل سازی پیوسته (Continuum) مواد
  • پیش بینی پاسخ الکتریکی و مغناطیسی مواد با روش مکانیک کوانتوم
  • مدل سازی تغییر شکل مواد در فرآیندهای نورد و شکل دهی
  • مدل سازی سه بعدی رسوب و نفوذ مواد

روش های تولید

فرآیند تولید سنتی مواد مختلف معمولا به یکی از صورت های زیر می باشد:

  • جریان سیال: جریان ذوب فلز در شمش یا قالب، جریان پلیمر در پارچه پیش آغشته (Pre-preg) یا قالب
  • تغییر شکل با نرخ بالا: نورد، اکستروژن و آهنگری
  • عملیات حرارتی: کنترل دمای ماده جهت تشکیل میکروساختار و مشخصات مورد نیاز

اخیرا روش های تولیدی مطرح شده اند که هدررفت مواد و هزینه تولید را کاهش می دهند.

  • ریخته گری افشانه ای (Spray Forming)
  • تف جوشی یا سینترینگ (Sintering of powder components)
  • تولید افزایشی (Additive Manufacturing)

علاوه بر این روش های تولید، به دلیل نیاز به مواد با مشخصات جدید و اشکال هندسی پیچیده روش های تولید دیگری نیز مطرح شده اند:

  • تولید سرامیک های کامپوزیتی یکپارچه با استفاده از روش نفوذ ذوب واکنشی (Reactive Melt Infiltration)
  • تولید ذرات نانو با استفاده از رسوب پلاسما (Plasma Deposition)
  • Ultrasonic coupled colloid chemistry
  • تولید شکل های 3 بعدی با انحناهای پیچیده

جدا از اهمیت تولید مواد با استفاده از تحقیق و پژوهش و کمک از فناوری های روز، معمولا ورود یک ماده ی جدید به بازار مصرفی در حدود 20 سال زمان می برد. استفاده از روش های محاسباتی می تواند سرعت تحقیقات و ورود ماده به بازار را تا حد زیادی سرعت ببخشد. در واقع یکی از  دلایل توسعه روش های محاسباتی و شبیه سازی عددی افزایش سرعت ورود محصول به بازار و رقابت در بازار جهانی می باشد. به طور مثال، شبیه سازی درست فرآیند تولید کامپوزیت های پایه سرامیکی با استفاده از روش نفوذ ذوب واکنشی نیازمند شبیه سازی و آنالیز لحظه ای جریان سیال ، حرارت ، سینتیک شیمیایی ، استحاله فازی و مکانیک جامدات است.

برای پیش بینی پاسخ مواد با ویژگی های خاص، باید قانون رفتار متشکله ماده با فیزیک مساله ترکیب شود.  به طور مثال، پاسخ کوپل الکترومکانیک یک مبدل پیزوالکتریک (Piezoelectric) می تواند با دو معادله متشکله که چگونگی تغییر و اندرکنش تنش ، کرنش ، جابه جایی چگالی بار و میدان مغناطیسی را توصیف می کند ، تعیین شود.

فناوری شکل دهی و اتصال مواد در شکل های پیچیده می تواند با استفاده از مدل سازی محاسباتی مطالعه شود. برای تشکیل انحناهای پیچیده ، پیش بینی اثر تنش های پسماند حاصل از جوش بر عمر قطعه و مطالعه ی فناوری های فراصوت جدید الکترومغناطیس جهت تقویت مواد ، شکل دهی بدون قالب و اتصالات، با استفاده از پیش بینی الگوی حرارتی بهینه میسر می گردد.

خدمات

در بنوموسی ، ما همواره به دنبال چالش های جدید جهت مدل سازی و آنالیز مواد پیشرفته جهت همکاری با صنایع مختلف نظیر صنایع فلزی ، تولید کنندگان قطعات و سازه های کامپوزیتی ، صنایع دریای ، هوافضا ، خودروسازی ، ماشین سازی ، قطعه سازی ، نساجی و بسته بندی هستیم.

  • شبیه سازی خوردگی
  • مدل سازی و آنالیز جوش
  • پیش بینی خرابی انواع مواد و مصالح
  • شبیه سازی انواع اتصالات
  • شبیه سازی شکل دهی با انواع روش های تولید
  • شبیه سازی و آنالیز انواع اتصالات
  • تولید نرم افزار برای انواع کاربری
  • مدل سازی میکرومکانیک ، ماکرومکانیک و چندمقیاسی مواد مختلف

جهت مشاوره رایگان با ما تماس بگیرید.