مدل‌سازی اجزای محدود برش ماده فولادی با جت آب دارای ذرات برنده

Abstract

مدل‌سازی عددی روش‌های ماشین‌کاری در تحلیل پارامتری و بهینه‌سازی این روش‌ها سودمند هستند. در این مقاله با استفاده از روش اجزای محدود غیرخطی، مدلی عددی از فرایند برش یک ماده فولادی با استفاده از جت آب دارای ذرات برنده (AWJ) ارائه می‌شود. با استفاده از این مدل، اندرکنش جامد-جامد (اندرکنش بین ذره برنده و ماده هدف) و اندرکنش سیال-جامد (اندرکنش بین جت آب، ذره برنده و ماده هدف) مورد بررسی قرار می گیرد. از المان‌های اویلری برای مدل‌سازی جت آب و از المان‌های لاگرانژی برای مدل‌سازی ذره برنده و ماده هدف استفاده می‌شود. اندرکنش دینامیکی بین جت آب با ذره برنده و ماده هدف با استفاده از کوپلینگ اویلری-لاگرانژی تعریف می‌شود. همچنین برخورد ذره برنده کروی با ماده هدف با استفاده از الگوریتم‌های تماسی مدل‌سازی می‌شود. برای شبیه‌سازی سایش ماده هدف به واسطه برخورد، روش حذف المان بر اساس یک کرنش بحرانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در تحلیل حاضر، عمق برش برای فشارهای مختلف جت آب به دست آمده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می‌شود. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که در فشارهای بالا، فرض کروی ‌بودن ذره برنده در شبیه‌سازی AWJ نتایج بهتری را در مقایسه با فشارهای پایین ارائه می‌دهد.