مدل‌سازي المان‌محدود فرسايش ذره جامد چندگانه آلياژ Ti-6Al-4V بر اساس مدل‌هاي پلاستيسيته و آسيب جانسون- كوك

در پژوهش حاضر فرسايش ذره جامد آلياژ Ti۶Al۴V تحت برخورد ذرات چندگانه با استفاده از مدل‌سازي المان‌محدود بررسي شد. رفتار فرسايشي اين آلياژ نرم بر اساس معادلات پلاستيسيته و آسيب جانسون كوك و به‌صورت يك مدل ضربه در مقياس ميكرو شبيه‌سازي شده است. رفتار فرسايشي مواد معمولاً با استفاده از پارامتر نرخ فرسايش حجمي توصيف مي‌شود كه به‌صورت نسبت حجم فرسايش‌يافته از سطح آلياژ به جرم ذرات فرساينده تعريف مي‌شود. در اين مقاله ابتدا نتايج حاصل از مدل المان‌محدود با نتايج مدل‌هاي رايج در فرسايش صحت‌سنجي شد. سپس عوامل موثر بر رفتار فرسايشي آلياژ مانند سرعت ذرات برخوردكننده، اندازه ذرات، زاويه برخورد ذرات، اثر دما و همچنين شكل ذرات مورد بررسي قرار خواهد گرفت. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان مي‌دهد كه بين سرعت ذرات و نرخ فرسايش يك رابطه تواني برقرار است. همچنين با افزايش اندازه ذرات، نرخ فرسايش ابتدا افزايش مي‌يابد و پس از يك اندازه ذره مشخص، رفتار ثابتي از خود نشان مي‌دهد. مطابق نتايج حداكثر نرخ فرسايش آلياژ Ti۶Al۴V براي زاويه برخوردي ۴۰درجه و دماي ۴۷۳كلوين (دماي ميانگين طبقات مياني كمپرسور) به ثبت رسيده است. نشان داده مي‌شود در صورتي كه شكل ذرات كروي برخوردكننده به ذرات گوشه‌دار تغيير كند نرخ فرسايش آلياژ به بيش از چهار برابر افزايش مي‌يابد.