تعیین تجربی پارامترهای مدل ساختاری دراکر-پراگر کپ اصلاح شده برای پودر آلومینای KMS92

Abstract

فرایند شکل‌دهی پودرها با تغییرات قابل توجه حجم و جریان پیچیده‌ی ماده همراه است. شناخت رفتار پودر و توانایی تحلیل شکل‌دهی آن می‌تواند به کاهش سعی و خطا در طراحی قالب‌های شکل‌دهی و پیش‌بینی نیروهای شکل‌دهی و توزیع چگالی در قطعه خام کمک شایانی کند. چنین تحلیل‌هایی بر مبنای مدل‌های ساختاری رفتار تراکمی پودرها امکان‌پذیر است. مدل دراکر-پراگر کپ اصلاح شده (MDPC)، یک معیار تسلیم چند-سطحی برای بیان رفتار مومسان پودرها حین تراکم است. در این پژوهش، رفتار تغییر شکل پودر تجاری آلومینای آماده برای پرس KMS-92، با استفاده از مدل MDPC مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور، با استفاده از آزمون‌های تجربی، پارامترهای مدل MDPC به صورت تابعی از چگالی نسبی به دست آمد. ثوابت سطح تسلیم خرابی برشی به کمک آزمون‌های ساده‌ی فشردن قطری و فشردن محوری نمونه‌های استوانه‌ای در چگالی‌های نسبی مختلف به دست آمد. برای تعیین تجربی دیگر پارامترها، یک قالب مجهز به کرنش‌سنج و نیروسنج طراحی و ساخته شد. پارامترهای سطح تسلیم کپ با انجام آزمون تراکم تک‌محوری چند مرحله‌ای درون این قالب، به دست آمدند. از نتایج آزمون‌های بارگذاری-باربرداری متوالی انجام شده به کمک این قالب، ضریب اصطکاک بین پودر و قالب در بارگذاری و مدول‌های کشسانی در باربرداری استخراج شد. برای شبیه‌سازی المان محدود فرایند تراکم تک‌محوری در نرم‌افزار آباکوس، پارامترهای ماده به صورت تابعی از چگالی نسبی به کار رفتند. به این منظور، زیر برنامه‌ی USDFLD برای بیان تغییرات چگالی توسعه داده شد. مقایسه‌ی نتایج شبیه‌سازی با نتایج متناظر در آزمون تجربی حاکی از تطابق بسیار خوب آن دو است.