مدل سازی عددی تحولات ریز ساختاری در فرایند شکل دهی داغ

چکیده: در سالهای اخیر پیشرفت های قابل ملاحظه ای در توسعه روش های عددی انجام گردیده است تا تغییرات ریزساختاری در حین فرایندهای ترمومکانیکی را توصیف کند. نتایج بدست آمده به طراحان فرایند و متالوژیست ها اجازه می دهد که تغییرات فرایند را بدون آزمون و خطا و نزدیک به حالت واقعی مطالعه نمایند زیرا مدل های کامپیوتری دقت و سهولت کافی را فراهم میکنند. مدل های ساختاری زیادی برای رفتار پلاستیک فلزات جهت مدل سازی اجزا محدود در دسترس می باشد. اما قابلیت کاربرد اغلب مدلهای ساختاری متداول محدود به مولفه های تغییرات کرنش، نرخ کرنش و دما و در برخی موارد تغییرات ریزساختاری است. امروزه مدل کردن رفتار ماده برای بدست آوردن نتایج دقیق از شبیه سازی فرایندهای تولید، بسیار پراهمیت و ضروری می باشد. در این پایان نامه با بکار گیری قابلیت تعریف مدل های رفتاری در نرم افزار اجزا محدود abaqus به بررسی تغییرات ریز ساختاری فولاد در فرایند های شکل دهی داغ پرداخته شده است. جهت تعریف مدل های رفتاری جدید ابتدا لازم است با مباحث پلاستیسیته محاسباتی آشنا شد. پس از آن مدل های رفتاری گوناگونی که علاوه بر تنش و کرنش تغییرات پارامترهای ریز ساختاری را نیز مدل می نمایند، مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت دو دسته معادلات ساختاری صریح و غیر صریح انتخاب می گردد. در این معادلات تغییرات چگالی نابجایی، حجم تبلور مجدد و اندازه دانه ها لحاظ گردیده اند. با بکار گیری روابط پلاستیسیته محاسباتی و با استفاده از ابزار vumat نویسی این معادلات برای نرم افزار تعریف می گردد. جهت بررسی صحت کد نوشته شده، یک تست فشاری شبیه سازی می گردد و قطعه در نرخ کرنش و دماهای گوناگون تحت آزمایش قرار می گیرد. نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه گشته که انطباق خوبی با یکدیگر دارند. پس از تایید صحت کد نوشته شده، فرایند های نورد و فورج داغ شبیه سازی و مدل می شوند تا تغییرات پارامتر های ریز ساختاری در آنها مورد بررسی قرار گیرد. در پایان نتایج به صورت کانتور و نمودار های تغییرات ارائه شده است.