شبیه‌سازی و اعتبارسنجی تنش‌های پسماند ناشی از شات پینینگ در نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس

توضیحات

شبیه‌سازی و اعتبارسنجی تنش‌های پسماند ناشی از شات پینینگ در نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس

تنش های پسماند ناشی از شات پینینگ – اعتبار سنجی Abaqus یک بسته آموزشی برای کاربران Abaqus، مهندسان اپلیکیشن Abaqus و هر کسی است که نیاز به یادگیری و انجام تجزیه و تحلیل فرآیند شات پینینگ دارد. این بسته شامل تمام فایل های مورد نیاز Abaqus است و نتایج FE با یک مقاله معتبر تأیید شده است.

نتایج با بمباران سطح قطعه با شات های کروی کوچک ساخته شده از فولاد ریخته گری سخت شده، سیم برش مطبوع و مهره های شیشه ای یا سرامیکی با سرعت نسبتا بالا (40±70 متر بر ثانیه) به دست می آید. پس از قطع تماس بین هدف و شات ، یک فرورفتگی پلاستیکی کوچک تشکیل می‌شود که باعث کشش لایه‌های بالایی سطح در معرض دید می‌شود.

پس از تخلیه، لایه‌های زیرسطحی تحت تنش الاستیک تمایل دارند به ابعاد اولیه خود بازگردند، ، اما پیوستگی مواد در هر دو منطقه، الاستیک و پلاستیک اجازه نمی دهد این اتفاق بیفتد. در نتیجه، یک میدان تنش پسماند فشاری به دنبال آن کششی در قطعه تحت درمان به دام می‌افتد. این میدان تنش پسماند فشاری سطحی در جلوگیری از خرابی زودرس در شرایط بارگذاری سیکلی بسیار موثر است. شکست خستگی معمولا از بالاترین سطح قطعه منتشر می شود و معمولا در منطقه ای شروع می شود که تحت تنش کششی بالا قرار دارد.

Shot Peening چیست و چگونه کار می کند؟

شات پینینگ یک فرایند کار سرد است که شامل برخورد ذرات ساینده کوچک (شات) با سرعت بالا به سطح فلز برای ایجاد تنش‌های پسماند فشاری مفید در سطح است. همچنین، عمدتاً برای بهبود عمر خستگی و مقاومت در برابر شروع و انتشار ترک در اجزای فلزی استفاده می‌شود.

برخی از مزایای شات پینینگ عبارتند از:

• عمر خستگی بهبود یافته: تنش‌های پسماند فشاری مقاومت در برابر شروع ترک را افزایش می‌دهند و عمر خستگی را طولانی می‌کنند. عوامل بهبود عمر خستگی بین 1.2 تا 2 برابر متداول هستند.
• مقاومت به خوردگی بهبود یافته: لایه فشاری از شروع ترک از حفره‌های خوردگی جلوگیری می‌کند.
• افزایش استحکام تسلیم و کششی
• جنس و اندازه شات: معمولاً از شات‌های فولادی، سرامیکی یا شیشه‌ای با اندازه 0.1 تا 2 میلی‌متر استفاده می‌شود. شات‌های بزرگ‌تر مناطق فشاری عمیق‌تری ایجاد می‌کنند.

مدل‌سازی شات پینینگ در آباکوس

با وجود اهمیت شات پینینگ در صنایع هوافضا و خودرو، توجه کمی یا اصلاً به مدل‌سازی دقیق این فرآیند نشده است. شات پینینگ یک فرآیند بسیار پیچیده برای مدل‌سازی عددی است که شامل تحلیل دینامیکی شات‌های سریع‌السیر است که به یک جزء فلزی برخورد می‌کنند که اغلب دارای هندسه پیچیده‌ای است. تعداد قابل توجهی از پارامترها در شات پینینگ وجود دارد که برای تولید توزیع تنش پسماند فشاری مفیدتر در داخل قطعه باید کنترل و تنظیم شوند.

این پارامترها را می‌توان به سه گروه مرتبط با شات، قطعه و فرآیند طبقه‌بندی کرد. پارامترهای شات شامل اندازه، چگالی، شکل، سرعت برخورد، ممان اینرسی چرخشی، زاویه برخورد و سختی است. پارامترهای قطعه شامل هندسه، تنش تسلیم اولیه، مشخصات کارسختی و سختی است. پارامترهای فرآیند شامل نرخ جریان جرمی، فشار هوا، زاویه حمله، فاصله بین نازل و قطعه و درصد پوشش است. برای کنترل الگوی تنش پسماند حاصل در قطعات شات پینینگ شده، ایجاد روابط کمی بین این پارامترها و ویژگی‌های تنش پسماند بسیار مفید خواهد بود.

این بسته نرم‌افزاری یک مطالعه دینامیکی سه بعدی اجزای محدود (FE) از برخورد تک‌ضربه یک شات به یک جزء فلزی با استفاده از نرم‌افزار Abaqus/CAE را توصیف می‌کند. پیش‌بینی با مقایسه با نتایج ادبیات منتشر شده توسط Meguid و همکاران (1999) اعتبارسنجی شده است.

تنش‌های پسماند ناشی از شات پینینگ – اعتبارسنجی آباکوس با مقاله Meguid و همکاران

آنچه یاد خواهید گرفت

در این دوره آموزشی آباکوس، موارد زیر را یاد خواهید گرفت:

• چگونه اعتبارسنجی FEA را با یک مقاله انجام دهیم
• چگونه اجسام  صلب را مدل ‌سازی کنیم
• چگونه مواد الاستیک-پلاستیک را مدل‌سازی کنیم
• چگونه از مدول مماسی در خواص مواد استفاده کنیم
• چگونه هندسه را برای مش‌بندی بهتر تقسیم‌بندی کنیم
• چگونه جرمی را به یک جسم صلب اختصاص دهیم
• چگونه از یک مرحله دینامیکی صریح استفاده کنیم
• چگونه خروجی‌های میدانی را انتخاب کنیم
• چگونه از تماس سطح به سطح (صریح) استفاده کنیم
• چگونه یک ویژگی تعامل ایجاد کنیم
• چگونه شرایط مرزی را تعریف کنیم
• چگونه سرعت اولیه را برای شات پینینگ تعریف کنیم
• چگونه از دانه‌بندی محلی با استفاده از بایاس تک و دوگانه استفاده کنیم
• چگونه از چندین پردازنده استفاده کنیم
• چگونه از گروه نمایش استفاده کنیم
• چگونه یک مسیر ایجاد کنیم
• چگونه نتایج را در اکسل صادر کنیم
• چگونه داده‌ها را نرمالایز کنیم
• چگونه از نرم‌افزار GetData Graph Digitizer استفاده کنیم

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• مهندسان مکانیک که نیاز به انجام تحلیل تنش و خستگی دارند
• دانشجویان پیشرفته، دانشجویان دکترا یا محققان برای پروژه‌های FEA آباکوس خود
• هر مهندس کاربردی آباکوس که روزانه درگیر پروژه‌های شبیه‌سازی مختلف است

چه چیزی به دست خواهید آورد؟

قادر خواهید بود تحلیل تنش فرآیند شات پینینگ را با استفاده از آباکوس انجام دهید