بررسي تغييرات دما در فرايند نورد سرد منيزيم با استفاده از روش اويلري-لاگرانژي كوپل

Investigation on temperature changes of Mg cold rolling process with the Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) method

قابليت شكل‌دهي ضعيف منيزيم منجر به وقوع ترك و شكست در قطعه‌كار در حين فرايند نورد شده و كاربردهاي آن را در صنايع مختلف محدود مي‌كند. مدلسازي عددي فرايند مي‌تواند اين تضمين را بدهد كه با كمترين هزينه توليد به خصوصيات مورد نظر محصول رسيده شود. مدلسازي عددي فرايند نورد مستلزم تركيب مدل‌هاي مختلفي است كه شامل پديده‌هاي مختلف فيزيكي از قبيل تغييرشكل قطعه‌كار به همراه تغييرات حرارتي-متالورژيكي آن و همچنين ايجاد ميدان حرارتي بر روي غلتك‌ها به همراه تغيير شكل‌هاي احتمالي آنها مي‌باشد. از طرفي در شبيه‌سازي المان محدود فرايند نورد اغلب اعوجاج زيادي روي مش‌هاي قطعه‌كار اتفاق مي‌افتد. اين اعوجاج شديد، دقت و قابليت اطمينان نتايج شبيه‌سازي را تحت تأثير قرار مي‌دهد. با مرور تاريخچه شبيه‌سازي فرايند نورد مشاهده مي‌شود كه بر اساس رفتار ويسكوالاستيسيته ماده قطعه‌كار از روش‌هاي متعددي براي مدلسازي نورد استفاده شده است كه هر يك مزايا و معايب خود را دارا مي‌باشد. در مقاله حاضر روش اويلري-لاگرانژي كوپل براي شبيه‌سازي جريان مواد در فرايند نورد منيزيم خالص معرفي شده است كه در آن ماده قطعه‌كار به سه ناحيه بدون تغيير شكل، در حال تغييرشكل و تغييرشكل يافته تقسيم مي‌شود. مقايسه نتايج شبيه‌سازي فرمول‌بندي پيشنهاد شده با تحقيقات پيشين نشان مي‌دهد كه ميدان‌هاي حرارتي و كرنش به درستي شبيه‌سازي شده است. اين شبيه سازي‌هاي در نرم افزار آباكوس و به صورت دوبعدي انجام شده‌اند.

The poor formability of Mg results in crack and failure in workpiece material during rolling process and limits its applications in different industries. Numerical modeling of the process can guarantee that the required product properties are met with a minimum production cost. The numerical modeling of the rolling processes requires the coupling of several models including different physical phenomena such as the deformation of the workpiece with its thermo-metallurgical evolution and the thermal evolution of the rolls with its mechanical deformation. On the other hand, in finite element modeling of the rolling process, the meshes of the workpiece are often highly distorted. The high distortion in meshes decreases the confidence in the predicted results. Many formulations based on the viscoelasticity behavior of workpiece material are encountered in the literature to model the rolling process, each with their pros and cons. This present work introduces the Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) formulation, in which the workpiece is divided into three regions (unrolled, in rolling deformation, rolled) to simulate material flow during the process. Comparison of the results with the literature shows that the temperature and strain fields are well predicted by the proposed model. All of the simulations have been done in the two-dimensional mode with ABAQUS/Explicit software.