پیاده سازی مدل آسیب غیرمحلی در مواد شکل پذیر و کاربرد آن در فرآیند براده برداری متعامد

در این تحقیق به پیاده سازی و به کار گیری مدل آسیب غیر محلی بهبود یافته ضمنی گرادیان الاستیک پلاستیک در مواد شکل پذیر پرداخته شده است. در ابتدا فرمول بندی این مدل ارایه و سپس این فرمول بندی در چارچوب اجزای محدود پیاده سازی شده است. در آلگوریتم به کار گرفته شده جهت پیاده سازی مدل آسیب غیر محلی از روش لاگرانژ جهت به روز رسانی متغیر ها استفاده می شود. تنش ها با استفاده از آلگوریتم برگشت شعاعی بر روی سطح بر اساس روش ضمنی بازگشتی اویلر پسرو محاسبه می شوند. به منظور پیاده سازی این آلگوریتم از کد اجزا ی محدود به زبان fortran77، که توسط کاربر برای حل مسائل با تغییر شکل های کوچک نوشته شده است استفاده می شود. امتیاز اصلی این برنامه، امکان ایجاد تغییرات دلخواه جهت تحت کنترل بودن کلیه قسمت ها ی برنامه می باشد. در ادامه جهت به دست آوردن قانون رشد آسیب مناسب برای مدل غیر محلی، به پیاده سازی مدل آسیب نرم با استفاده از قانون رشد آسیب لمتر و قانون نمایی پرداخته شده است. از آنجایی که در مدل غیر محلی به شبیه سازی رفتار گذار ماده از حالت کار سختی به حالت نرم شدن ماده در فرآیند، که در اثر شروع و رشد آسیب نرم تا نقطه زوال نهایی ماده پرداخته می شود، برای توصیف و ارایه کاربرد بهتر مدل آسیب غیر محلی در جایی که آسیب بحرانی به شدت محلی شده است از قانون نمایی برای رشد آسیب در شبیه سازی مدل های غیر محلی به علت رشد ملایم تر و دستیابی به مقادیر بالای آسیب استفاده شده است. بر اساس این فرمول بندی رشد آسیب در یک نقطه متاثر از مقدار آسیب در یک محدوده مشخص از اطراف آن نقطه است که این محدوده توسط طول مشخصه ماده مشخص می شود. طول مشخصه بیان گر منطقه ای است که در آن آسیب متمرکز و در نتیجه آن پدیده نرم شدگی رخ می دهد. این طول مشخصه یک مقدار مهم برای بدست آوردن جواب های قابل اعتماد جهت بررسی رفتار نرم شدگی در ماده است. استفاده از مدل های غیر محلی می توان به درستی به مدل سازی و شبیه سازی شروع آسیب و رشد آن پرداخت بدون آن که در حل عددی به مشکل هایی از قبیل محلی شدن آسیب، نامطلوب بیان شدن مسئله مقدار مرزی و وابستگی مسئله به اندازه المان به وجود آید. به طور کلی، رویکرد غیر محلی شامل جایگزینی یک متغیر توسط همتای غیر محلی آن بوسیله متوسط گیری آن متغیر در همسایگی آن نقطه است. بنابراین مدل غیر محلی توانایی توصیف تغییرات زیاد کرنش ، را در منطقه محلی شدن تغییر شکل ها دارد. از این مدل می توان برای شبیه سازی فرآیند ماشینکاری با توجه به شرایط خاص این فرآیند پرداخت. به کار گیری مدل آسیب غیر محلی در فرآیند ماشینکاری معیاری صحیح جهت شکست ماده و جدایش المان در شبیه سازی های اجزای محدود فرآیند، ارایه می کند بدون اینکه قبل و بعد از رسیدن به شرایط پایدار در شبیه سازی فرآیند ماشینکاری تغییرات شدید کرنش پلاستیک را شاهد باشیم. استفاده از مدل آسیب غیر محلی بر اساس طول مشخصه داخلی، وابستگی نتایج حاصل از تحلیل عددی به اندازه المان را در فرآیند ماشینکاری حذف می کند و راه حل منحصر به فردی جهت برش براده، اگر بتوان از اثر دما صرف نظر کرد ارایه می کند. در این مدل شکل براده، نحوه جدایش المان توسط رشد آسیب غیر محلی که مستقل از اندازه المان است کنترل می شود.