پیاده سازی مدل آسیب نرم با در نظر گرفتن اثر بسته شدن ترک ها به روش های اجزاء محدود و سلول محدود

یکی از مهم ترین اهداف و چالش های مهندسین مکانیک در زمینه فرآیندهای شکل دهی، پیش بینی حد شکل دهی واستحکام محصولات است. مکانیک آسیب پیوسته از روش های نسبتاً جدیدی است که به بررسی جوانه زنی، رشد و به هم پیوستن حفره ها و ترک ها در ماده و گسترش آسیب می پردازد و به خوبی توانسته به این نیاز پاسخ دهد. این روش نسبت به سایر روش های تحلیل شکست در قطعات مانند مکانیک شکست و تئوری پلاستیسیته، دقت و کارایی بیشتری دارد. یکی از ابزارهای عددی مناسب و جدیدی که برای شبیه سازی مکانیک آسیب می تواند مورد استفاده قرار گیرد، روش سلول های محدود است. این روش عددی شبکه بندی مسئله را به طور قابل توجهی ساده می سازد و نیاز به المان ها و شبکه بندی های پیچیده را حذف می کند. لازم به ذکر است که روش اجزاء محدود هنوز هم پرطرفدارترین و گسترده ترین روش عددی موجود می باشد. در این تحقیق رشد آسیب در مواد نرم با در نظر گرفتن اثر بسته شدن ترک ها در بارگذاری های فشاری به کمک روش های اجزاء محدود و سلول محدود پیاده سازی شد. بدین صورت که ابتدا مدل آسیب اصلاح شده لمتر که اثر بسته شدن ترک ها را در نظر میگرفت، انتخاب گردید. در گام اول، یک فرمول بندی مناسب برای مسائل الاستیک پلاستیک آسیب در حالت کرنش صفحه ای و سه بعدی استخراج و یک الگوریتم بهینه جهت حل ارائه گردید. در این الگوریتم نوین، به هنگام نمودن تنش ها تنها توسط یک معادله جبری غیرخطی که کارآیی بالا و افزایش سرعت همگرایی را به دنبال دارد، انجام می گیرد. به منظور پیاده سازی این الگوریتم، یک زیربرنامه بهینه umat مبتنی بر روش اجزاء محدود برای شبیه سازی فرآیندهای شکل دهی شبه استاتیک وهم دما نوشته شد. امتیاز اصلی این زیربرنامه، استفاده از دامنه وسیعی از المان ها، مدل های متفاوت ماده، سرعت و دقت بالا، به کارگیری آن در نرم افزار abaqus و استفاده از حلگرهای دستگاه معادلات با راندمان بالا و قوی است. گام بعدی پیاده سازی مدل به روش سلول محدود و استفاده از مزایای این روش بود. بدین منظور، روابط و معادلات ساختاری این مدل برای استفاده در نرم افزار adhoc آماده سازی شد. همچنین به منظور اعتبارسنجی مدل آسیب نرم، نتایج به دست آمده از مدل با نتایج عددی و تجربی مقایسه شد. پس از کسب اعتبارلازم، تعدادی از فرآیندهای متداول شکل دهی نظیر آهنگری و اکستروژن شبیه سازی شده و وقوع شکست نرم در آن ها پیش بینی گردید.