การทำนายด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ของการแตกหักในงานขึ้นรูปโลหะก้อน โดยอ้างอิงถึงแบบจำลองกลศาสตร์ความเสียหายของลาไมเทีย

Abstract

บทคัดย่อ

ในกระบวนการขึ้นรูปโลหะก้อนนั้น นอกจากการทำนายความเค้นและความเครียดที่เกิดขึ้นแล้ว ยังจำเป็นต้องทำการทำนายถึงการแตกหักที่จะเกิดขึ้น กับชิ้นงานในขณะที่กำลังขึ้นรูป หรือหลังจากการขึ้นรูป ด้วยสมการในการทำนายการแตกหัก ในยุคแรกๆจะเป็นการมองในระดับมหภาค คือได้จากการสังเกตการทำงาน เช่น สมการการแตกหักที่สร้างบนพื้นฐานการสังเกตค่าพลังงาน กลศาสตร์การแตกหัก แต่เมื่อเทคโนโลยีมีความก้าวหน้ามากขึ้นและคอมพิวเตอร์เข้ามามีบทบาทอย่างมากในการทำนายทำให้สมการในการทำนายการแตกหักมองลึกลงในระดับจุลภาค อันได้แก่สมการกลศาสตร์ความเสียหาย ซึ่งเป็นผลให้ความแม่นยำในการทำนายผลเข้าใกล้ค่าแม่นยำมากขึ้น ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นที่จะศึกษาถึงการทำนายการแตกหักในงานขึ้นรูปโลหะก้อนด้วยสมการกลศาสตร์ความเสียหายโดยใช้สมการกลศาสตร์ความเสียหายของลาไมเทีย ซึ่งเป็นสมการที่ได้รับการยอมรับว่ามีความแม่นยำในการทำนายสูง โดยในสมการกลศาสตร์ความเสียหายของลาไมเทียได้ตั้งอยู่บนทฤษฎีความต่อเนื่องของกลศาสตร์ความเสียหาย และในงานวิจัยนี้ได้ใช้ความเค้นประสิทธิผลเป็นตัวแสดงถึงการแตกหักของชิ้นงาน ทำการทำนายการแตกหักโดยใช้ไฟไนต์เอลิเมนต์โปรแกรม MSC.Superform2002 ในการทำนายการตีย่นขึ้นรูปชิ้นงานทองแดงบริสุทธิ์ 99.99 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิในการตี 500 องศาเซลเซียส ผลที่ได้แสดงอยู่ในรูปการกระจายคอนทัวร์ของความเสียหายสัมพันธ์ที่ระดับการตีย่นต่างๆซึ่งจะเป็นตัวแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มของการแตกหักของชิ้นงานที่ระดับการตีย่นต่างๆ

คำสำคัญ : สมการกลศาสตร์ความเสียหายของลาไมเทีย, ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, การขึ้นรูปโลหะก้อน

Abstract

In bulk metal forming process, it is very important to predict the distribution of stress and strain in theworkpieces, however, it is also necessary to predict the damage mechanics in the work piece often the forming process.The early equation for prediction of damage model concentrated on the macroscopic level, which comes from theobservation such as the equation of fracture that are bared on plastic work done or fracture mechanics. After theevolution of technology on computer in the numerical manipulation and simulation, the equation for prediction ofdamage model has focused deeply in the microscopic level such as damage mechanics, which resulted in higheraccuracy of the predicted results. Thus this research is concerning about the study of damage prediction in bulk metalforming process by using the equation of damage mechanics that had been proposed by Lemaitre–Based DamageMechanics Equation. This Lemaitre–Based Damage Mechanics Equation had been approved for it high accuracy in thedamage prediction. The equation is based on the method of continuous damage mechanics (CDM) and this research ispresented. The damage model used the effective stress to predict fracture in work piece by, which is simulated themodel by Finite Element Method program MSC.Superform2002. In the upsetting process of pure copper workpiece99.99% at the temperature of 500 oC , the results are shown in the distribution of contour plot for different damageduring the upsetting process, which represented the accumulated level of the damage value.

Keywords : Lemaitre–Based Damage Mechanics Equation, Finite Element Method, Bulk Metal Forming