تعیین ثوابت معادله جانسون کوک جهت شبیه سازی فرآیند ماشینکاری با استفاده از الگوریتم بهینه سازی

مدل ماده جانسونکوک با در نظر گرفتن اثر سخت شدگی کرنشی و نرخ کرنشی ماده و اثر نرم شدگی ماده، به عنوان پرکاربردترین مدل ماده جهت تعیین رفتار پلاستیک ماده حین شبیه سازی فرآیند ماشینکاری مورد استفاده محقیقن قرار می گیرد. تعیین تجربی ثوابت این معادله امری هزینه بر و زمان بر می باشد. در این راستا در تحقیق حاضر روش جدیدی ارائه شد که بدون نیاز به صرف زمان و استفاده از تجهیزات گران قیمت مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش با استفاده از الگوریتم بهینه سازی تکاملی و استفاده از تعدادی نتایج تجربی تنش سیلان، ثوابت معادله جانسونکوک جهت شبیه سازی فرآیند براده برداری سوپر آلیاژ اینکونل 718 بدست آمد. نتایج بدست آمده بوسیله این روش با نتایج مدل های ماده سایر محقیقن که با آزمایشات تجربی و تحلیلی بدست آمده بود، مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. بر این اساس با پیاده سازی زیر برنامه نویسی در نرم افزار اجزاء محدود، به ازای هر مدل ماده شبیه سازی فرآیند ماشینکاری متعامد سوپر آلیاژ اینکونل 718 در شرایط مختلف ماشینکاری صورت پذیرفت و نتایج شبیه سازی نیروهای ماشینکاری (دو مولفه)، هندسه براده (سه مولفه) و حداکثر دما با مقادیر تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. در نهایت میانگین کل خطای شبیه سازی 13.7% گزارش گردید که در مقایسه با سایر مدل های ماده از دقت مناسب و مطلوبی برخوردار می باشد و می توان ابراز امیدواری نمود که روش ارائه شده بخوبی در سایر تحقیقات نیز مورد استفاده قرار گیرد.

Determination of JohnsonCook equation constants for simulation of machining process using the optimization algorithm

JohnsonCook (JC) material model takes into account the effect of strain and strain rate hardening and thermal softening, and it is used as the most applicable material model by researchers for determination of material plastic behavior during simulation of machining process. Experimental determining the constants of this equation is costly and timeconsuming task. In this regard, at the present study a new method was presented and it is utilized without necessity to long time procedure and costly equipment. In this method, JC equation constants for simulation of Inconel 718 alloy machining were obtained using optimization algorithm and couple of experimental flow stress results. Obtained results using this method were compared with results of other material models determined by researchers using the experimental and analytical tests. Based on this, using the implementation of usersubroutine in finite element software, simulation of machining process at different cutting conditions was performed for each material model and results of cutting forces (two components), chip geometry (three components), and maximum temperature were compared with corresponding experiments. Finally, average of total error was reported 13.7% that is suitable compared with other material models and it provides reasonable hope that, the presented strategy is employed successfully at other investigations.