بهبود مدل سازي و شبيه سازي تغيير شكل در فرآيند خشك شدن

Modeling Enhancement and Simulation of Distortion in Drying Process

فرايند خشك شدن نقش مهمي در توليد بسياري از مواد صنعتي مانند كاشي، آجر و سفال دارد. كيفيت محصولات خشك شده به شدت تحت تاثير فرآيند خشك شدن است. هدف كار حاضر شبيه سازي فرآيند خشك شدن جابجايي يك سراميك با استفاده از مدل نفوذ و با در نظر گرفتن تغييرات خواص فيزيكي و مكانيكي ماده مانند مدول يانگ و ضريب انقباض نسبت به رطوبت است. در اين مطالعه فرايند خشك شدن در حالت دو بعدي و سه بعدي مورد بررسي قرار گرفته است. مدل به صورت عددي و با روش المان محدود حل شده است. اختلاف زيادي بين مقادير تنش هاي خشك شدن در حالت دو بعدي و سه بعدي مشاهده شده است. ارزيابي نتايج با مقايسه اطلاعات تجربي و عددي انجام شده است. اثر تغييرات مدول يانگ در طول فرايند مورد بررسي قرار گرفته است. مشاهده شده است كه تغييرات مدول يانگ به شدت بر مقدار تنش هاي خشك شدن موثر است. با توجه به نتايج حاصله نمي توان هيچ يك از روش هاي شبيه سازي با مدول يانگ ثابت و متغير را به عنوان روش ايمن تر در پيش بيني ترك معرفي كرد. همچنين مشاهده شده است كه در نظر گرفتن تغييرات مدول يانگ در مكان وقوع تنش ماكزيمم تاثيري ندارد اما باعث تاخير در زمان وقوع آن مي شود.

Drying of porous materials is a critical step in the production of many products such as ceramics, brick and tile. Quality of dried product is significantly influenced by drying processes. The aim of the present work is modeling of convection drying of a ceramic by using diffusion model. Material properties changes such as Youngʹs modulus and shrinkage factor to moisture content are considered in simulation. Both two and three dimensional configurations have been investigated. The model is solved numerically by a finite element method. A significant difference was observed between the results obtained for the two different configurations, particularly in the intensity of the drying-induced stresses. Validation of results is achieved by comparing the numerical and experimental results. The effect of Youngʹs modulus variation has been investigated. It was observed that drying-induced stresses are highly affected by Youngʹs modulus variations. According to the results, none of the simulation methods, can be regarded as a safer method in crack prediction. The changes in Youngʹs modulus has no effect on the location of maximum stress, however, its timing is delayed.