مدل سازی المان محدود فرسایش ذره جامد چندگانه آلیاژ Ti-6Al-4V بر اساس مدل های پلاستیسیته و آسیب جانسون- کوک

در پژوهش حاضر فرسایش ذره جامد آلیاژ Ti-6Al-4V تحت برخورد ذرات چندگانه با استفاده از مدل سازی المان محدود بررسی شد. رفتار فرسایشی این آلیاژ نرم بر اساس معادلات پلاستیسیته و آسیب جانسون- کوک و به صورت یک مدل ضربه در مقیاس میکرو شبیه سازی شده است. رفتار فرسایشی مواد معمولا با استفاده از پارامتر نرخ فرسایش حجمی توصیف می شود که به صورت نسبت حجم فرسایش یافته از سطح آلیاژ به جرم ذرات فرساینده تعریف می شود. در این مقاله ابتدا نتایج حاصل از مدل المان محدود با نتایج مدل های رایج در فرسایش صحت سنجی شد. سپس عوامل موثر بر رفتار فرسایشی آلیاژ مانند سرعت ذرات برخوردکننده، اندازه ذرات، زاویه برخورد ذرات، اثر دما و همچنین شکل ذرات مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که بین سرعت ذرات و نرخ فرسایش یک رابطه توانی برقرار است. همچنین با افزایش اندازه ذرات، نرخ فرسایش ابتدا افزایش می یابد و پس از یک اندازه ذره مشخص، رفتار ثابتی از خود نشان می دهد. مطابق نتایج حداکثر نرخ فرسایش آلیاژ Ti-6Al-4V برای زاویه برخوردی 40درجه و دمای 473کلوین (دمای میانگین طبقات میانی کمپرسور) به ثبت رسیده است. نشان داده می شود در صورتی که شکل ذرات کروی برخوردکننده به ذرات گوشه دار تغییر کند نرخ فرسایش آلیاژ به بیش از چهار برابر افزایش می یابد.