مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مقایسه بین مدل‌های جانسون-کوک و PTW در شبیه سازی فرآیند اسپری سرد

نویسندگان
چکیده
اسپری سرد یک فرآیند نسبتا جدید است که از آن برای پوشش‌دهی و ساخت قطعات جدید استفاده می‌شود. مطالعات تجربی این فرآیند هم بسیار هزینه بر و هم به دلیل سرعت بسیار بالای ذرات خیلی مشکل می‌باشد. به همین دلیل استفاده از یک شبیه‌سازی با دقت مناسب برای این فرآیند معقول به نظر می‌رسد. با وجود ناتوانی مدل جانسون-کوک در پیش‌بینی تنش سیلان در نرخ کرنش‌های بسیار بالای معمول در این فرآیند، مطالعات نشان می‌دهد که تمامی تحقیقات گذشته از این مدل در شبیه سازی این فرآیند استفاده کرده‌اند. بنابراین انتظار می‌رود که با استفاده از یک مدل ماده مناسب‌تر برای نرخ کرنش‌های بسیار بالا بتوان شبیه‌سازی‌های گذشته را بهبود بخشید. به همین دلیل در این مقاله، ابتدا مدل PTW در نرم افزار آباکوس پیاده‌سازی و سپس با استفاده از آن فرآیند اسپری سرد برای مس شبیه‌سازی شده است. مقایسه‌ی نتایج حاصل با نتایج حاصل از مدل جانسون-کوک و نتایج تجربی نشان داد که مدل جانسون-کوک در نرخ کرنش‌های بالا حساسیت زیادی به تغییرات نرخ کرنش نداشته و به همین دلیل جواب‌های قابل قبولی را پیش‌بینی نمی‌کند. ولی در مقابل مدل PTW انطباق بیشتری با نتایج آزمایشگاهی داشته و جواب‌های بهتری نسبت به مدل جانسون-کوک ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A comparative study between Johnson-Cook and PTW models in simulation of cold spray process

نویسندگان English

Saeed Rahmati
Abbas Ghaei
Ahmad Rezaeian
چکیده English

Cold spray is a process which is used in coating industry and manufacturing of new parts. Experimental studies of this process are expensive and also very difficult due to high velocity of particles. Therefore, one effective method to study this process is its computer simulation. Previous works show that the Johnson-Cook hardening law has been usually used for simulation of this process. However, it is unanimously believed that this model is not able to reproduce the material behavior at extremely high strain rates commonly occurred in the cold spray process. Therefore, the simulation results are expected to improve if a suitable material model for extremely high strain rates is used. In this study, the PTW1 model was implemented in ABAQUS commercial finite element package. The cold spray process was then simulated for copper using both the PTW and Johnson-Cook hardening models. A comparison between the simulation and experimental results showed that the PTW model did improve the simulation results. The predicted flow stress by Johnson-Cook model was also shown to be not so sensitive to strain rate at extremely high strain rates.

کلیدواژه‌ها English

simulation
Cold Spray
High strain rate