مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی و ارائه مدل برای پیش‌بینی رفتار تراکم پودرهای فلزی و سرامیکی تحت بار ضربه‌ای

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه گیلان
2 دانشجوی دکترا دانشگاه گیلان
3 دانشیار دانشگاه گیلان
4 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه گیلان
چکیده
هدف از این مقاله، بررسی تجربی و عددی خواص مکانیکی قطعه تولیدشده با فرآیند تراکم پودر تحت بارگذاری ضربه ای با نرخ پایین توسط سامانه چکش پرتابه ای است. در بخش تجربی، به بررسی تأثیرپذیری چگالی، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته قطعه تولیدی از اندازه دانه و سطوح انرژی متفاوت پرداخته می شود. در این راستا از دو نوع پودر آلومینیوم خالص و همچنین ترکیب آن با سرامیک در سه اندازه متفاوت استفاده می شود. در بخش عددی، روش تحلیل ابعادی بکار گرفته می‌شود که در این روش با استفاده از مشخصه و داده‌های تجربی که به‌صورت ورودی و خروجی دسته‌بندی می‌شوند، مدل های بی‌بعدی برای چگالی، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته به شکل توابع ریاضی ارائه می شود. هدف از تعیین این مدل، پیش‌بینی قابل‌اطمینان و رضایت بخشی برای خواص نهایی قطعه تحت شرایط بارگذاری ضربه ای است. برای محاسبه بردار ضرایب خطی از روش تجزیه مقادیر منفرد حاصل از پارامترهای بی‌بعد استفاده می شود. برای اعتبار سنجی نتایج به‌دست‌آمده از توابع ریاضی ارائه‌شده، مقایسه ای بین این نتایج و داده های تجربی انجام می شود. بررسی خطای داده های آموزشی و پیش‌بینی بر اساس مجذور میانگین مربعات خطاها و ضریب تبیین نشان می‌دهد که نتایج به‌دست‌آمده از توابع ریاضی صحت قابل قبولی را دارا هستند؛ بنابراین، استفاده از مدل های ریاضی ارائه‌شده برای خواص نهایی قطعه تحت بارگذاری ضربه ای مطلوب است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental investigation and a model presentation for predicting the behavior of metal and alumina powder compaction under impact loading

نویسندگان English

Hashem Babaei 1
Tohid Mirzababaie Mostofi 2
Majid Alitavoli 3
Mojtaba Namdari 4
چکیده English

The purpose of this paper is to investigate those products which are produced by powder compaction procedure under the low rate impact loading by a drop hammer, both theretically and numerically. Experimental section includes checking the efficiency of density, bending strength and elasticity modulus of the product from grain size and different levels of energy. Two kinds of pure aluminum powder in three different size and also their combination with ceramic are used to obtain this. In the numerical section, dimension analysis method is applied in which non-dimensional models for density, bending strength, and elasticity modulus are presented in form of mathematical functions by means of experimental characteristics and data which are categorized to input and output. The purpose of determination of this model is to reach a reliable and satisfactory prediction for final properties of products subjected to impact loading condition. It is worth to note that singular value decomposition approach is used for calculation of linear coefficients vector which has been obtained by non-dimensional parameters.A comparison between these results and experimental data is done by mathematical functions in order to validate the results. The investigation of training and prediction data errors which has been based on root of mean of squares of error and coefficient of determination shows that the obtained results through mathematical functions have acceptable accuracy; hence utilization of the presented mathematical models for predicting the final properties of product subjected to impact loading is desirable.

کلیدواژه‌ها English

Impact Loading
Powder Compaction
Drop hammer
Singular Value Decomposition method
Dimensional approach