بهينه‌سازي توزيع تنش و تغيير شكل سطح آلياژ Ti-6Al-4V در فرايند شوك‌دهي سطحي ليزري به روش المان محدود و تحليل آماري

فرايند شوك‌دهي سطحي ليزري، پديده‌اي پيچيده از اندركنش پارامترهاي گسترده در بازه زماني نانوثانيه براي ايجاد تنش پسماند در سطح مي‌باشد. در اين تحقيق به بررسي توزيع تنش پسماند و تغيير شكل سطح ماده پس از فرايند شوك‌دهي سطحي ليزري، با استفاده از مدل المان محدود و تحليل آماري پرداخته شده است. به منظور شبيه‌سازي فرايند، از حل صريح ديناميكي المان محدود آباكوس به همراه مدل ماده جانسون كوك براي تحليل غير خطي رفتار آلياژ Ti-6Al-4V استفاده شده و نتايج با داده‌‌هاي تجربي مقالات مقايسه شد. از طراحي آزمايش براي بررسي حالت‌هاي مختلف فرايند با كمك شبيه‌سازي و تجزيه و تحليل اثر پارامترها بر توزيع تنش پسماند و تغيير شكل سطح استفاده شده است. پارامترهاي مذكورعبارتند از اندازه لكه ليزر، ميزان همپوشاني نقطه اثر ليزر، چگالي توان ليزر، تعداد پاس‌هاي ليزر و عرض پالس ليزر. براي بدست آوردن رابطه ميان پارامترها و خروجي‌هاي فرايند كه ميزان تنش پسماند و تغيير شكل سطح است، از رگرسيون خطي استفاده شد. براي بهينه‌سازي و بدست آوردن نتايج دقيق‌تر، روش بهينه‌سازي الگوريتم ژنتيك استفاده شده است. با تعريف متغير تركيبي براي پارامترهاي مؤثر ليزر و اعمال الگوريتم ژنتيك، خطي سازي با دقت بالاي 93 درصد براي پيش‌بيني تغيير شكل سطح و دقت بالاي 94 درصد براي پيش‌بيني ميزان تنش‌ پسماند حاصل شد. نتايج شبيه‌سازي نشان داد كه ميزان تنش پسماند فشاري و همچنين ميزان تغيير شكل سطح با افزايش توان، عرض پالس، ميزان همپوشاني و تعداد تكرار افزايش يافتند. و در مقابل با افزايش قطر لكه، از مقادير آن‌ها كاسته شد.