توصيفگر ها :
ارتعاشات آلتراسونيك , فراصوت , كشش آلتراسونيك , جانسون- كوك , هورن
چكيده فارسي :
به منظور پيش‌بيني رفتار تغيير شكل ماده، مدل‌هاي بسياري توسط محققين ارائه شده است. يكي از پركاربردترين مدل‌هاي ارائه شده در شبيه‌سازي فرآيندها، مدل جانسون-كوك مي‌باشد. اين مدل كه براي لحاظ كردن تأثير نرخ كرنش و دما بر روي تنش سيلان ارائه شده است، به دليل سادگي و توصيف نسبتاً خوب در اكثر فرآيندها، به يكي از پركاربردترين مدل‌ها در شبيه‌سازي فرآيندها تبديل شده است. با توجه به اينكه مدل جانسون-كوك قادر به پيش‌بيني رفتار تغيير شكل ناشي از تاثير ارتعاشات آلتراسونيك بر ماده نمي‌باشد و تاكنون محققين قبلي نيز به ارائه مدلي براي اين منظور نپرداختند لذا در اين پايان نامه، بررسي رفتار تغيير شكل ماده تحت اعمال ارتعاشات آلتراسونيك مورد توجه قرار گرفت و يك مدل سيستماتيك ارائه گرديد كه توانايي پيش بيني رفتار تغيير شكل ماده را در توان‌هاي مختلف دارد.
در اين مطالعه، آلياژ آلومينيوم Al 7075 به قطر mm7 و طول mm70 با استفاده از دستگاه تست كشش در دو حالت با و بدون اعمال ارتعاشات آلتراسونيك تحت كشش تك محوري قرار گرفتند. نمونه كشش با كمك نرم‌افزار اتودسك اينونتور طراحي شده و سپس با استفاده از نرم‌افزار انسيس آناليز مودال گرديد. هورن ورودي و هورن خروجي ارتعاشات متناسب با مولد آلتراسونيك طراحي و با استفاده از نرم‌افزار انسيس آناليز مودال گرديد. فركانس كاريKHz 20 در نظر گرفته شده است. پارامترهاي نرخ كرنش، توان ارتعاشات به عنوان متغير هاي تست كشش و پارامتر دما به عنوان پارامتر ثابت در نظر گرفته شد. آزمايش به گونه‌اي طراحي و ايزوله شده است كه به هيچ عنوان احتمال رسيدن ارتعاشات آلتراسونيك از مجموعه ارتعاشي به لودسل دستگاه كشش ممكن نبوده و كل ارتعاشات اعمالي به نمونه كشش منتقل مي‌گردد. لذا با اين روش، ارتعاشات آلتراسونيك تاثيري بر دقت اندازه گيري لودسل نخواهد داشت.
با اعمال ارتعاشات آلتراسونيك به نمونه مشاهده شد كه رفتار مكانيكي ماده تغيير كرده و نمودار تنش-كرنش ماده تغيير مي‌كند. لذا با استفاده از مدل جانسون-كوك، محاسبه ضرايب جانسون-كوك در نرخ كرنش مرجع صورت گرفت. سپس با بررسي روابط بين ضرايب، مدل جانسون-كوك تحت اعمال ارتعاشات آلتراسونيك توسعه يافت.
چكيده انگليسي :
Abstract:
In order to predict the deformation behavior of matter, many models have been proposed by researchers. One of the most widely used models in process simulation is the Johnson-Cook model. This model, which has been proposed to consider the effect of strain rate and temperature on flow stress, has become one of the most widely used models in process simulation due to its simplicity and relatively good description in most processes. Given that the Johnson-Cook model is not able to predict the deformation behavior due to the effect of ultrasonic vibrations on matter and so far previous researchers have not provided a model for this purpose, therefore, in this research, the study of material deformation behavior under ultrasonic vibrations was considered and a model was presented that is able to predict the material deformation behavior in different powers.
In this study, Al 7075 aluminum alloy with a diameter of 7 mm and a length of 70 mm was subjected to axial tension in two modes with and without applying ultrasonic vibrations. The sample was designed with the help of Autodesk Inventor software and then modal analysis was performed using Ansys software. The input and output horns of the vibrations were designed to fit the ultrasonic generator and modal analysis was performed using Ansys software. In this study, the frequency is 20 KHz. Strain rate parameters, vibration power were considered as tensile test variables and temperature parameter was considered as a constant parameter. The experiment is designed and isolated in such a way that it is not possible for ultrasonic vibrations to reach the load cell of the traction device from the vibration set and all the applied vibrations are transferred to the sample. Therefore, with this method, ultrasonic vibrations will not affect the accuracy of load cell measurement.
By applying ultrasonic vibrations to the sample, it was observed that the mechanical behavior of the material changes and the stress-strain diagram of the material changes. Therefore, using the Johnson-Cook model, the Johnson-Cook coefficients were calculated at the reference strain rate. Then, by examining the relationships between the coefficients, the Johnson-Cook model was developed under the application of ultrasonic vibrations.
