مطالعه تجربی و عددی اثر سرعت ذره و زاویه برخورد بر فرسایش آلیاژ ti-6al-4v از طریق روش هیدرودینامیک ذرات هموارتاثیر

در مقاله حاضر، فرسایش ذرات جامد آلیاژ ti-6al-4v تحت برخورد ذرات فرساینده کروی آلومینا به قطر 85 میکرون، با استفاده از مطالعات تجربی و مدل‌سازی به روش هیدرودینامیک ذرات هموار بررسی می‌گردد. رفتار فرسایشی این آلیاژ به صورت ضربه در مقیاس مایکرو و مبتنی بر معادلات ساختاری جانسون کوک شبیه‌سازی شده است. در این پژوهش، بر روی اثر سرعت ذرات فرساینده و زاویه برخوردی بر نرخ فرسایش، به عنوان مهم‌ترین عوامل موثر بر فرسایش، تمرکز شده است. هم‌چنین نتایج حاصل از مدل حاضر با نتایج تجربی حاصل از آزمایش در شرایط مورد نظر صحت‌سنجی می‌گردد. در انتهای مقاله، یک معادله به‌منظور پیش‌بینی نرخ فرسایش بر اساس خواص آلیاژ، سرعت ذرات فرساینده و زاویه برخورد برای بازه سرعت و زاویه تحت بررسی ارائه شده که با توجه به گستردگی بازه مورد بررسی، معادله مذکور بسیار ارزشمند می‌باشد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که بین سرعت ذرات و نرخ فرسایش یک رابطه توانی برقرار بوده که توان این رابطه مستقل از زاویه برخورد ذرات می‌باشد. هم‌چنین در تمام بازه‌های سرعت و زاویه تحت بررسی، زاویه برخوردی 45 درجه، بیشترین میزان نرخ فرسایش را از خود نشان داد. بنابراین زاویه بحرانی در فرسایش نیز مستقل از سرعت برخورد ذرات می‌باشد.

Study on effect of particle velocity and impact angle on Rrosion of Ti-6Al-4V alloy using smoothed particle hydrodynamics method

In the present study, solid particle erosion of Ti6Al4V alloy under the impact of spherical alumina particles with a diameter of 85 microns was analyzed using experimental studies and smoothed particle hydrodynamics (SPH) modeling. The erosive behavior of this alloy was simulated as impacts on microscale and based on JohnsonCook constitutive equations. This research focuses on the effect of particle velocity and impact angle on erosion rate as the most critical factors. Additionally, the results of this model are validated by empirical results underconsidered conditions. At the end of the article, based on the alloy properties, the velocity of particles, and impact angle, a prediction equation was presented on erosion rate in the studied range of velocity and impact angle. This study indicates a powerlaw equation between the velocity of particles and the erosion rate, where the power is independent of impact angle. Furthermore, in all the velocity and angle ranges, the maximum erosion rate was associated with the angle of 45o. Therefore, the critical angle in erosion is also independent of the velocity of particles.