پياده سازي مدل ماده بر مبناي تغييرات ميكروساختاري جهت شبيه سازي فرآيند براده برداري

Implementation of material model based on the microstructure changes for simulation of machining process

عموماً جهت شبيه سازي فرآيند براده برداري از مدل‌هاي ماده اي استفاده مي گردد كه تغييرات ميكروساختاري بوجود آمده حين فرآيند در نظر گرفته نمي شود. اين امر سبب مي شود دقت نتايج شبيه سازي در مقايسه با آنچه در واقعيت صورت مي پذيرد، محدود گردد. در تحقيق حاضر با ارائه چند مرحله زير برنامه نويسي پيشرفته در مدل اجزاء محدود، تاثير تغييرات ميكروساختاري ماده در حين فرآيند براده برداري آلياژ اينكونل 718 در مدل ماده اعمال گرديد. ابتدا تغييرات ميكروساختاري بوجود آمده با استفاده از معيار تبلور مجدد ديناميكي و كرنش بحراني مدل سازي شد. در مرحله بعدي مدل ماده اصلاح شده اي ارائه گرديد كه اثر تغييرات دانه بندي ماده در هر مرحله از شبيه سازي براي تمامي المان‌هاي قطعه كار اعمال گرديد. در انتها نيز ميزان اثر بخشي مدل ماده جديد ارائه شده با نتايج متناظر تجربي در شرايط مختلف ماشين كاري به خوبي مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج حاكي از آن است كه اعمال تغييرات ميكروساختاري در مدل ماده نقش موثري جهت شبيه سازي واقع گرايانه تر رفتار ماده و بهبود نتايج شبيه سازي ماشينكاري دارد.

Generally, microstructural changes have been neglected for the material models used for simulation of chip formation process. This event leads to limitation in precision of numerical results compared to what happens in reality. For this purpose, in the present study the effect of microstructure changes in machining process of Inconel 718 super alloy was taken into account by development of multi-step user-subroutine in Finite Element Model (FEM). Firstly, microstructure change was modeled using the Dynamic Recrystallization (DRX) and critical strain criterion. After that, a modified material model was presented and grain size variation was incorporated into the material model for each step and each element during the simulation. At the end, effectiveness and performance of the new material model was successfully evaluated by comparison with corresponding experiments at the different machining conditions. The results indicate that, implementation of microstructure changes in material model plays effective role for simulation of more realistic behavior of material and consequently improvement of numerical results machining.