بهینه‌سازی توزیع تنش و تغییر شکل سطح آلیاژ ti-6al-4v در فرایند شوک‌دهی سطحی لیزری به روش المان محدود و تحلیل آماری

فرایند شوک‌دهی سطحی لیزری، پدیده‌ای پیچیده از اندرکنش پارامترهای گسترده در بازه زمانی نانوثانیه برای ایجاد تنش پسماند در سطح می‌باشد. در این تحقیق به بررسی توزیع تنش پسماند و تغییر شکل سطح ماده پس از فرایند شوک‌دهی سطحی لیزری، با استفاده از مدل المان محدود و تحلیل آماری پرداخته شده است. به منظور شبیه‌سازی فرایند، از حل صریح دینامیکی المان محدود آباکوس به همراه مدل ماده جانسون کوک برای تحلیل غیر خطی رفتار آلیاژ ti-6al-4v استفاده شده و نتایج با داده‌‌های تجربی مقالات مقایسه شد. از طراحی آزمایش برای بررسی حالت‌های مختلف فرایند با کمک شبیه‌سازی و تجزیه و تحلیل اثر پارامترها بر توزیع تنش پسماند و تغییر شکل سطح استفاده شده است. پارامترهای مذکورعبارتند از اندازه لکه لیزر، میزان همپوشانی نقطه اثر لیزر، چگالی توان لیزر، تعداد پاس‌های لیزر و عرض پالس لیزر. برای بدست آوردن رابطه میان پارامترها و خروجی‌های فرایند که میزان تنش پسماند و تغییر شکل سطح است، از رگرسیون خطی استفاده شد. برای بهینه‌سازی و بدست آوردن نتایج دقیق‌تر، روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. با تعریف متغیر ترکیبی برای پارامترهای موثر لیزر و اعمال الگوریتم ژنتیک، خطی سازی با دقت بالای 93 درصد برای پیش‌بینی تغییر شکل سطح و دقت بالای 94 درصد برای پیش‌بینی میزان تنش‌ پسماند حاصل شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که میزان تنش پسماند فشاری و همچنین میزان تغییر شکل سطح با افزایش توان، عرض پالس، میزان همپوشانی و تعداد تکرار افزایش یافتند. و در مقابل با افزایش قطر لکه، از مقادیر آن‌ها کاسته شد.