بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله شبیه سازی المان محدود فرایند فرزکاری غلطکی مستقیم به صورت سه بعدی با نرم افزار DEFORM 3D انجام شده است. این تحلیل به صورت چند مرحله ای انجام شده و در هر مرحله تحلیل های حرارتی و نیرو های ماشین کاری انجام گرفته است. در این قسمت نیروهای ماشین کاری، نیروی گشتاوری ماشین و توان مورد نیاز برای عملیات ماشینکاری قابل محاسبه خواهند بود.
مقایسه مقادیر نیروی محوری و افقی بدست آمده نشاندهنده بزرگتر بودن نیروی پیشروی نسبت به سایر نیروها می باشد . جهت مطالعه حرارت نیز چند نقطه بر روی ابزار در نظر گرفته شده و توزیع حرارت در آن نقاط با همدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان داد که نیروی ماشینکاری در جهت پیشروی بزرگتر از نیروی عمود بر پیشروی می باشد.توزیع حرارت در نقاط انتخابی بر روی ابزار را نیزنشان داد که محل لبه داخلی ابزار با قطعه کار درجه حرارت بالاتری را نشان می دهد. از این روش شبیه سازی می توان برای طراحی و ساخت ابزار های جدید و هم چنین بهینه سازی فرایند ماشینکاری استفاده نمود.
– 1 مقدمه
روش المان محدود یک ابزار محاسباتی قدرتمند برای تحلیل عددی طیف وسیعی از مسائل آنالیز مهندسی می باشد. تحیلی تنش و تغییر شکل سازه های خودرو، هواپیما، ساختمانها و پل ها و همچنین تحلیل های مولتی فیزیکی شار گرمایی، جریان سیالات، شار مغناطیسی، نشتی و مسائل دیگر سیالات، زمینه هایی از کاربرد روش المان محدود می باشد. روش ایمان محدود یک روش عددی برای حل مسائل مقدار مرزی و معادلات دیفرانسیل پارهای است
اساس کار این روش تقسیم دامنه حل مسئله به اجزای کوچکتر است که این اجزای کوچک المان نام دارند.تحقیق حاضر به اعمال روش اجزاء محدود بر روی فرایند فررزکاری پرداخته است. فرایند فرزکاری یکی از پر کاربرد ترین فرایند های ماشینکاری در صنعت می باشد. حل مسائلی که توسط روشهای معمول غیر ممکن به نظر می رسند یا عدم ارائه نتایج قابل قبول، کاهش هزینه های زیاد تست های عملی در پروسه های طراحی، سرعت بالای روش المان محدود در مسائل طراحی و بالاخره افزایش قابلیت اطمینان و ایمنی در طراحی باعث استفاده روز افزون از نرم افزار های المان محدود برای سازندگان ابزار آلات و ماشین آلات صنعتی شده است. با این روش بهینه سازی سرعت فرایند و طول عمر ابزار ها و نیز مکانیزم عملکرد دستگاه های ماشینکاری امکان پذیر میگردد.
-2 روش تحقیق
در این مطالعه عملیات تراشکاری متعامد با استفاده از روش المان محدود توسط نرم افزار DEFORM3D شبیه سازی گردید. با توجه به پیچیدگی عملیات های ماشینکاری، استفاده از روش المان محدود یک روش بسیار قدرتمند جهت مطالعه این عملیات ها می باشد.
-3 پیشینه تحقیق
در ادامه به خلاصه ای از پیشینه های تحقیقات انجام گرفته در سالهای اخیر اشاره شده است:
آقایان Tu-Lau-Lee به تحلیل المان محدود در محدوده ترمو الاستیک-پلاستیک پرداخته اند. Ozel-Altan [2] در فرایند ماشینکاری سرعت بالا، نیرو، حرارت و تنش را در ابزار برشی مورد بررسی قرا داده اند.Movahedi- Altintas .[3] با زوایای پخ مختلف و سرعتهای برشی مختلف به تحلیل عملیات فرزکاری پرداخته اند[4]و Jen-Eapen تحلیل حرارتی ابزار برش را در جهت بهبود عمر ابزار تکمیل کرده اند.
-4 بیان مساله و فرضیات
در مرحله اول مسئله پردازش میشوند و در مرحله دوم ماتریس سختی1 ساخته میشود. سپس در مرحله سوم شرایط مرزی اعمال میشوند و دستگاه معادلات و مجهولات حل میشود. سرانجام در مرحله چهارم عملیات پس پردازش انجام شده، سایر مجهولات مورد نیاز نیز محاسبه شده و اطلاعات خروجی به کاربر ارائه میشوند.
در این معادلات فرض شده است که کرنش جزیی پلاستیک که با اندیس بالای p در معادلات نشان داده می شود، در هر لحظه متناسب با تنش انحرافی لحظه ای و تنش های برشی است
در معادلات اخیر xy , yz , zx مولفه های برشی تانسور کرنش می باشند و مقدار آنها نصف کرنش برشی مهندسی می باشد. - 'x - x m و .. نمایش دهنده مولفه های انحرافی کاهش یافته هستند. همچنین m تنش هیدرو استاتیک است و d ثابت تناسب لحظه ای و غیر منفی است که ممکن است در طول کرنش تغییر یابد.
در مسائل مربوط به جریانهای پلاستیک بزرگ، می توان به طور کلی از کرنش الاستیک صرف نظر کرد. سپس ماده را یک جامد پلاستیک کامل-صلب در نظر می گیرند و کرنش جزیی کل و کرنش جزیی پلاستیک یکسان می شوند. روابط تنش و کرنش برای چنین ماده ای را لوی و ون میزز پیشنهاد کردند. معادلات لوی و ون میزز به عنوان شکل خاص معادلات پرنتل در نظر گرفته می شوند. ابتدا لوی و سپس ون میزز رابطه کلی بین کرنش جزییی و تنشهای کاهش یافته را معرفی کردند. این معادلات به عنوان معادلات لوی-میزز شناخته می شوند
