جستجو در:
دوره 22، شماره 8 - ( مرداد 1401 )
جلد 22 شماره 8 صفحات 518-509 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Khoddami A, Nasiri M, Mohammadi B. Study on effect of particle velocity and impact angle on erosion of Ti-6Al-4V alloy using smoothed particle hydrodynamics method. Modares Mechanical Engineering 2022; 22 (8) :509-518
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-60439-fa.html
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-60439-fa.html
خدامی امیرسجاد، نصیری محمدعلی، محمدی بیژن. مطالعه تجربی و عددی اثر سرعت ذره و زاویه برخورد بر فرسایش آلیاژ Ti-6Al-4V از طریق روش هیدرودینامیک ذرات هموارتاثیر. مهندسی مکانیک مدرس. 1401; 22 (8) :509-518
امیرسجاد خدامی1 
، محمدعلی نصیری2 ، بیژن محمدی* 3
، محمدعلی نصیری2 ، بیژن محمدی* 3
1- دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم‌وصنعت ایران، تهران، ایران
2- کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم‌وصنعت ایران، تهران، ایران
3- دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران؛ تهران، ایران ،bijan_mohammadi@iust.ac.ir
2- کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم‌وصنعت ایران، تهران، ایران
3- دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران؛ تهران، ایران ،
چکیده: (1578 مشاهده)
در مقاله حاضر، فرسایش ذرات جامد آلیاژ Ti-6Al-4V تحت برخورد ذرات فرساینده کروی آلومینا به قطر 85 میکرون، با استفاده از مطالعات تجربی و مدل‌سازی به روش هیدرودینامیک ذرات هموار بررسی می‌گردد. رفتار فرسایشی این آلیاژ به صورت ضربه در مقیاس مایکرو و مبتنی بر معادلات ساختاری جانسون ـ کوک شبیه‌سازی شده است. در این پژوهش، بر روی اثر سرعت ذرات فرساینده و زاویه برخوردی بر نرخ فرسایش، به عنوان مهم‌ترین عوامل مؤثر بر فرسایش، تمرکز شده است. هم‌چنین نتایج حاصل از مدل حاضر با نتایج تجربی حاصل از آزمایش در شرایط مورد نظر صحت‌سنجی می‌گردد. در انتهای مقاله، یک معادله به‌منظور پیش‌بینی نرخ فرسایش بر اساس خواص آلیاژ، سرعت ذرات فرساینده و زاویه برخورد برای بازه سرعت و زاویه تحت بررسی ارائه شده که با توجه به گستردگی بازه مورد بررسی، معادله مذکور بسیار ارزشمند می‌باشد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که بین سرعت ذرات و نرخ فرسایش یک رابطه توانی برقرار بوده که توان این رابطه مستقل از زاویه برخورد ذرات می‌باشد. هم‌چنین در تمام بازه‌های سرعت و زاویه تحت بررسی، زاویه برخوردی 45 درجه، بیشترین میزان نرخ فرسایش را از خود نشان داد. بنابراین زاویه بحرانی در فرسایش نیز مستقل از سرعت برخورد ذرات می‌باشد.
واژه‌های کلیدی: فرسایش ذرات جامد، آلیاژ Ti-6Al-4V، مدل ساختاری جانسون ـ کوک، هیدرودینامیک ذرات هموار.
نوع مقاله: پژوهشی اصیل |
موضوع مقاله:
شکل‌دهی حجمی فلزات
دریافت: 1401/1/6 | پذیرش: 1401/2/21 | انتشار: 1401/5/10
دریافت: 1401/1/6 | پذیرش: 1401/2/21 | انتشار: 1401/5/10
فهرست منابع
1. [1] Khoddami A, Mohammadi B. Finite Element Modeling of Multiple Solid Particles Erosion for Ti-6Al-4V Based on Johnson-Cook Plasticity and Failure Models. Modares Mechanical Engineering. 2020 Apr 10;20(4):877-87 (In Persian).
2. [2] Sundararajan G, Roy M. Solid particle erosion behaviour of metallic materials at room and elevated temperatures. Tribology International. 1997 May 1;30(5):339-59. [DOI:10.1016/S0301-679X(96)00064-3]
3. [3] Pena A, Gallardo EA, Moran A, Bravo JA, Vite M. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology.
4. [4] Rajahram SS. Erosion-corrosion mechanisms of stainless steel UNS S31603 (Doctoral dissertation, University of Southampton).
5. [5] Grewal HS, Agrawal A, Singh H. Identifying erosion mechanism: A novel approach. Tribology Letters. 2013 Jul 1;51(1):1-7. [DOI:10.1007/s11249-013-0156-4]
6. [6] Khan AS, Yu S. Deformation induced anisotropic responses of Ti-6Al-4V alloy. Part I: Experiments. International Journal of Plasticity. 2012 Nov 1;38:1-3. [DOI:10.1016/j.ijplas.2012.03.015]
7. [7] Nixon ME, Cazacu O, Lebensohn RA. Anisotropic response of high-purity α-titanium: Experimental characterization and constitutive modeling. International Journal of Plasticity. 2010 Apr 1;26(4):516-32. [DOI:10.1016/j.ijplas.2009.08.007]
8. [8] ElTobgy MS, Ng E, Elbestawi MA. Finite element modeling of erosive wear. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2005 Sep 1;45(11):1337-46. [DOI:10.1016/j.ijmachtools.2005.01.007]
9. [9] Griffin D, Daadbin A, Datta S. The development of a three-dimensional finite element model for solid particle erosion on an alumina scale/MA956 substrate. Wear. 2004 May 1;256(9-10):900-6. [DOI:10.1016/j.wear.2003.05.003]
10. [10] Wang YF, Yang ZG. Finite element model of erosive wear on ductile and brittle materials. Wear. 2008 Aug 25;265(5-6):871-8. [DOI:10.1016/j.wear.2008.01.014]
11. [11] Khoddami A, Salimi-Majd D, Mohammadi B. Finite element and experimental investigation of multiple solid particle erosion on Ti-6Al-4V titanium alloy coated by multilayer wear-resistant coating. Surface and Coatings Technology. 2019 Aug 25;372:173-89. [DOI:10.1016/j.surfcoat.2019.05.042]
12. [12] Saebi D, Khoddami A, Mohammadi B. Finite element investigation of multiple solid particle erosion of Al 7075-T6 and Ti-6Al-4V alloys. AEROSPACE MECHANICS JOURNAL. 2020 Dec 21;16(4):13-24 (In Persian).
13. [13] Gingold RA, Monaghan JJ. Smoothed particle hydrodynamics: theory and application to non-spherical stars. Monthly notices of the royal astronomical society. 1977 Dec 1;181(3):375-89. [DOI:10.1093/mnras/181.3.375]
14. [14] Takaffoli M, Papini M. Numerical simulation of solid particle impacts on Al6061-T6 part I: three-dimensional representation of angular particles. Wear. 2012 Jul 15;292:100-10. [DOI:10.1016/j.wear.2012.05.028]
15. [15] Wang YF, Yang ZG. A coupled finite element and meshfree analysis of erosive wear. Tribology international. 2009 Feb 1;42(2):373-7. [DOI:10.1016/j.triboint.2008.07.009]
16. [16] Hadavi V, Papini M. Numerical modeling of particle embedment during solid particle erosion of ductile materials. Wear. 2015 Nov 15;342:310-21. [DOI:10.1016/j.wear.2015.09.008]
17. [17] Johnson GR, Cook WH. Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures. Engineering fracture mechanics. 1985 Jan 1;21(1):31-48. [DOI:10.1016/0013-7944(85)90052-9]
18. [18] Mohammadi B, Khoddami A. Representative volume element-based simulation of multiple solid particles erosion of a compressor blade considering temperature effect. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology. 2020 Aug;234(8):1173-84. [DOI:10.1177/1350650119884825]
19. [19] Monaghan JJ. Smoothed particle hydrodynamics. Annual review of astronomy and astrophysics. 1992 Sep;30(1):543-74. [DOI:10.1146/annurev.aa.30.090192.002551]
20. [20] Schwer LE, Hacker K, Poe K. Perforation of metal plates: laboratory experiments and numerical simulations. InProceedings to the 9th Annual LS DYNA users conference 2006 Jun 4.
21. [21] ASTM G76. Standard test method for conducting erosion tests by solid particle impingement using gas jets.
22. [22] Finnie I. Erosion of surface by solid particles. wear. 1960; 3:87-103. [DOI:10.1016/0043-1648(60)90055-7]
23. [23] Bitter JG. A study of erosion phenomena part I. Wear. 1963 Jan 1;6(1):5-21. [DOI:10.1016/0043-1648(63)90003-6]
24. [24] Bitter JG. A study of erosion phenomena: Part II. Wear. 1963 May 1;6(3):169-90. [DOI:10.1016/0043-1648(63)90073-5]
25. [25] Neilson JH, Gilchrist A. Erosion by a stream of solid particles. Wear. 1968 Feb 1;11(2):111-22. [DOI:10.1016/0043-1648(68)90591-7]
26. [26] Hashish M. An improved model of erosion by solid particle impact. InErosion by Liquid and Solid Impact, Seventh International Conference 1987 (p. 66).
27. [27] Davis JR, editor. Surface engineering for corrosion and wear resistance. ASM international; 2001. [DOI:10.31399/asm.tb.secwr.9781627083157]
28. [28] Yerramareddy S, Bahadur S. Effect of operational variables, microstructure and mechanical properties on the erosion of Ti-6Al-4V. Wear. 1991 Mar 1;142(2):253-63. [DOI:10.1016/0043-1648(91)90168-T]
29. [29] Mohammadi B, Khoddami A, Pourhosseinshahi M. Numerical and experimental investigation of erosive wear of Ti-6Al-4V alloy. Journal of Tribology. 2019 Oct 1;141(10). [DOI:10.1115/1.4044298]
30. [30] Wood RJ. The sand erosion performance of coatings. Materials & design. 1999 Aug 1;20(4):179-91. [DOI:10.1016/S0261-3069(99)00024-2]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |