Προσδιορισμός των μηχανικών ιδιοτήτων συγκολλημένων κραμάτων αλουμινίου με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και της νανοδιείσδυσης

Abstract

Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία αφορά τη μοντελοποίηση του πειράματος εφελκυσμού για συγκολλημένα κράματα αλουμινίου, όπου στη ζώνη ανάδευσης έχει πραγματοποιηθεί προσθήκη νανοσωματιδίων. Πιο συγκεκριμένα τα κράματα τα οποία έχουν συγκολληθεί είναι αλουμίνια της σειράς ΑΑ6082 και ΑΑ5083 και στη ζώνη συγκόλλησης έχουν προστεθεί νανοσωματίδια TiC. Η προσομοίωση του πειράματος εφελκυσμού πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια του λογισμικού πακέτου «ANSYS». Τα υπολογιστικά πειράματα αφορούν δυο βασικές προσομοιώσεις αυτή της εγκάρσιας και αυτή την διαμήκους διεύθυνσης συγκόλλησης, σε σχέση με τα φορτία εφελκυσμού. Όπου και για τις δυο περιπτώσεις εξετάστηκε η ελαστική και πλαστική παραμόρφωση. Το λογισμικό ANSYS, βασίζεται στη θεωρεία των πεπερασμένων στοιχείων και είναι ένα ευρέως διαδεδομένο λογισμικό για την επίλυση προβλημάτων μηχανικής με σύνθετη γεωμετρία, διαφορετικές καταστατικές σχέσεις και συνοριακές συνθήκες. Συγκεκριμένα, στην προσομοίωση της μηχανικής συμπεριφοράς συγκολλήσεων με τον όρο σύνθετη γεωμετρία δεν εννοούμε μόνο τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά, αλλά και την κατανομή των τοπικών μηχανικών ιδιοτήτων και διαφορετικά χαρακτηριστικά δομής που προκύπτουν ως αποτέλεσμα της διεργασίας. Δηλαδή την διαμόρφωση των Μέτρων Ελαστικότητας και του Ορίου Διαρροής κατά το μήκος του δοκιμίου, όπως αυτά διαμορφώνονται μετά από μια κατεργασία όπως είναι αυτή της συγκόλλησης με τριβή και ανάδευση (FSW). Η μέθοδος με την οποία αντλούνται τοπικά οι τιμές του Μέτρου Ελαστικότητα και του Ορίου Διαρροής γίνεται μέσω της τεχνικής της νανοδιείσδυσης.

This thesis concerns the modeling tensile experiment welded aluminum alloys, where the stir zone has been added nanoparticles. More specifically, the alloys which have been welded are series aluminum AA6082 and AA5083 and the weld zone have been added nanoparticles TiC. The simulation experiment tensile performed with the help of the software package «ANSYS». Computational experiments involving two basic simulations that the transverse and the longitudinal direction of this welding, relative to tensile loads. Where for both cases examined the elastic and plastic deformation. The software ANSYS, based on the theory of finite elements and is a widely used software to solve engineering problems with complex geometry, different constitutive relations and boundary conditions. Specifically, the simulation of the mechanical behavior of welds with the word complex geometry does not just mean design features, but also the distribution of local mechanical properties and structure of different features that arise as a result of the process. That the formation of elastic modulus and yield strength along the length of the specimen, as they are formed after a treatment such as that of welding and friction stir (FSW). The method by which locally derived values of modulus and yield strength is through the technique of nano indentation.