شبیه سازی سایش در نانوکامپوزیتها

نانو کامپوزیت های زمینه فلزی آلومینیوم، موادی مناسب در صنایع هوافضا و اتومبیل سازی محسوب می شوند، چرا که این کامپوزیت-ها دارای خواص مکانیکی خوبی بوده و از سوی دیگر هزینه ی تولید قطعات از این جنس نسبت به سایر آلیاژها و کامپوزیت های ساخته شده از آنها پایین تر است. به علاوه کامپوزیت های زمینه فلزی پایه آلومینیوم سبک وزن بوده، استحکام و ضریب الاستیک قابل توجهی دارند. در پژوهش حاضر، قطعات نانوکامپوزیت al6061-al2o3 وal2024-mwcnt که با استفاده از روش آسیاب کاری مکانیکی و پرس داغ تولید شده اند، مورد بررسی و مشخصه یابی قرار می گیرند. در این راستا، آزمون های فشار، نانوفروبرش و سایش بر روی قطعات مذکور صورت می گیرد. با استفاده از نتایج آزمون ها می توان به منحنی مشخصه ماده، میزان سختی، ضریب الاستیک، عمق سایش و ضریب اصطکاک ماده دست پیداکرد. گر چه روش های آزمایشی به نحو مطلوبی می توانند برای محاسبه خواص ساختاری و تأثیر آن ها بر نانوکامپوزیت حاصله به کار روند اما اغلب در این روش ها نیاز به مراحل و ابزارهای پیچیده و گران قیمتی می باشد. به همین منظور، استفاده از روش های محاسباتی و مدل سازی برای محاسبه خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها می تواند بسیار موثر باشد. این روش ها می توانند کمک زیادی به طراحی و توسعه ساختار این مواد برای کاربردهای مهندسی بنماید. برای دستیابی به ابزار مدل سازی در کنار روش های آزمایشگاهی در این پژوهش به شبیه سازی آزمون کشش، نانوفروبرش و سایش در این دو نوع کامپوزیت پرداخته شده است. در شبیه سازی ها از نرم-افزارansys استفاده شده است. شبیه سازی آزمون کشش روی ماده نانوساختار آلومینیوم به روش مدل سازی سلول واحد صورت گرفته است. علاوه بر آن دو نوع نانوکامپوزیت موجود نیز با در نظرگرفتن حجم محدود فرضی به روش دوبعدی و سه بعدی شبیه-سازی شده اند. شبیه سازی آزمون نانو فروبرش نیز بر روی دو نوع کامپوزیت صورت گرفته است و نتایج با نتایج به دست آمده از آزمایش تطابق خوبی دارد. در زمینه شبیه سازی سایش از دو روش مدل سازی عمومی سایش و روش اجزای محدود به همراه پردازش گر سایش استفاده شده است. در روش مدل سازی عمومی سایش از فشار میانگین در هر مرحله استفاده شده است، بنابراین روشی تقریبی است. اما این روش در مورد ماده نانو کامپوزیت با ضریب سایش اندک اعتبار مناسبی دارد. شبیه سازی به همراه پردازش گر سایش بر روی دو هندسه متفاوت پین سرگرد و پین سر صاف صورت گرفته است. این روش دقت مناسبی در شبیه-سازی از خود نشان می دهد. شبیه سازی ها ابزاری مناسب برای بررسی میزان عمق سایش هر نوع ماده در هر هندسه خاص در اختیار ما قرار می دهد.