مدل‌سازي رفتار ديناميكي آلومينيوم آلياژي 5083 در فرآيند ماشين‌كاري

Modeling of dynamic behavior of aluminum alloy 5083 in machining process

كاربرد گسترده فرآيند ماشين‌كاري در توليد قطعات صنعتي، بهينه‌سازي اين فرآيند را مورد توجه محققان قرار داده است. در اين بين استفاده از شبيه‌سازي المان محدود بيشتر مورد توجه واقع شده است. اما ميزان دقت و قابليت اعتماد نتايج پيش بيني شده عمدتاً به انتخاب معادله بنيادي كه تنش سيلان ماده را تحت شرايط برش (كرنش، نرخ كرنش و دما) بيان مي‌نمايد، وابسته است. يكي از دقيق‌ترين و كاربردي‌ترين معادلات ارايه شده به منظور بررسي رفتار ديناميكي مواد مختلف، معادله‌ي بنيادي جانسون– كوك است. به منظور مدل‌سازي رفتار مواد با استفاده از معادلات بنيادي، نياز به تعيين ضرايب معادلات براي هر ماده مي‌باشد. به منظور محاسبه ضرايب معادله جانسون– كوك در بيان رفتار ديناميكي آلومينيوم آلياژي 5083، از تركيب اطلاعات تنش سيلان تست‌هاي فشردن در نرخ كرنش پايين و تست‌هاي ماشين‌كاري متعامد با نرخ كرنش بالا، استفاده شده است. پس از تعيين ضرايب معادله، به منظور تعيين صحت آن، فرآيند ماشين‌كاري با استفاده از كد تجاري آباكوس به روش اجزا محدود شبيه‌سازي و نتايج حاصل از آن با نتايج تجربي مقايسه شده است. بررسي‌ها نشان دهنده صحت ضرايب بدست آمده و معادله برقرار شده براي آلومينيوم آلياژي فوق مي‌باشد. بنابر اين با استفاده از اين معادله مي‌توان رفتار آلياژ انتخابي را در ساير فرآيند‌هاي ماشين‌كاري و شكل‌دهي مدل و از نتايج آن استفاده كرد.

Widespread applications of machining in various industrial sectors as well as acute needs for optimization are among attractive research topics for both academic and industrial institutions. Finite element analysis based techniques are available to simulate machining processes. Success and reliability of numerical models are very much dependent to work material flow stress models in strain, strain rate and temperature functions. One of the most accurate and useful material model is the Johnson-Cook model. The basic equation for modeling the behavior of each material is needed to determine the equation coefficients. In this study, the model parameters are determined by fitting the data from both quasi-static compression tests at low strain rates and machining tests at high strain rates. Therefore; the experimental results were then compared with those obtained through simulation works by Abaqus code. Experimental results confirmed the capability of material equation to determine the dynamic behavior of 5083 alloy.