بررسی المان محدود فرسایش ذرات جامد چندگانه در آلیاژهای al 7075-t6 و ti-6al-4v

در تحقیق حاضر، فرسایش ذرات جامد آلیاژهای al 7075-t6 و ti-6al-4v به عنوان دو آلیاژ متداول مورد استفاده در سازه هواپیما تحت برخورد ذرات چندگانه، با استفاده از مدلسازی المان محدود بررسی می‌گردد. رفتار فرسایشی این دو آلیاژ بر اساس معادلات ساختاری جانسون کوک و به صورت یک مدل ضربه در مقیاس مایکرو، با استفاده از تکنیک المان حجم نمونه شبیه‌سازی شده است. رفتار فرسایشی مواد معمولاً به صورت نسبت ماده فرسایش‌یافته از سطح آلیاژ به جرم ذرات فرساینده تعریف شده که از آن به عنوان نرخ فرسایش تعبیر می‌گردد. در این تحقیق، در ابتدا نتایج حاصل از مدل المان محدود با نتایج مدل‌های تحلیلی رایج در فرسایش صحت‌سنجی می‌گردد. سپس دو عامل اصلی موثر بر رفتار فرسایشی آلیاژها، یعنی سرعت ذرات برخوردکننده و زاویه برخورد ذرات مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می‌دهد که بین سرعت ذرات و نرخ فرسایش یک رابطه توانی برقرار است. مطابق نتایج، حداکثر نرخ فرسایش آلیاژ ti-6al-4vبرای زاویه برخوردی 40 درجه و بیشینه نرخ فرسایش آلیاژal 7075-t6 در زاویه برخوردی 30 درجه به ثبت رسیده است. نتایج نشان می‌دهد که آلیاژ ti-6al-4vدر مقابل فرسایش مقاوم‌تر از آلیاژ al-7075 می‌باشد.

Finite element investigation of multiple solid particle erosion of Al 7075T6 and Ti6Al4V alloys

In this study, the solid particle erosion of Al 7075T6 and Ti6Al4V alloys, as two typical alloys in an aircraft structure, under multiple particle impact is investigated using finite element modeling. The erosive behavior of these alloys has been simulated as a micro scale impact model based on JohnsonCook constitutive equations using the representative volume element technique. Erosive behavior is usually described by the ratio of the eroded material of the alloy surface to the mass of the eroding particles which is called the erosion rate. In this study, the results of the finite element model are validated by comparison with the results of typical erosion models. Then, the two most effective factors on erosive behavior, impacting particles’ velocity and particles’ impact angle, are to be investigated. Results show that there is an exponential relation between the particles’ velocity and the erosion rate. According to the results, maximum erosion rates of Ti6Al4V and Al 7075T6 have been recorded at the impact angles of 40 and 30 degrees, respectively. It is shown that Ti6Al4V is more erosionresistant than Al 7075T6.