Nghiên cứu công nghệ SPD sử dụng phương pháp cán tích hợp dao động dọc trục của trục cán bằng FEM

1.1.2 Các ph ng pháp gia công bi n d ng dẻo mƣnh li t severe plastic deformation ậ SPD Các phương pháp gia công biến dạng dẻo mãnh liệt SPD được định nghĩa là các quá trình gia công k

vii

Quyết định giao đề tài

Xác nhận của gi ng viên hướng dẫn

1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết qu nghiên cứu trong và

viii

1.1.2 Các phương pháp gia công biến d ng dẻo mãnh liệt

1.1.3 Nhận xét chung và hướng nghiên cứu của đề tài 71.2 Mục đích nghiên cứu, khách thể và đối tượng nghiên cứu của đề tài 9

1.2.2 Khách thể và đối tượng nghiên cứu của đề tài 10

2.1.2 Phương pháp gi i bài toán bằng phần tử hữu h n 13

2.3.2 Các yếu tố nh hưởng đến độ h t sau kết tinh l i 18

2.4.4 Sơ đồ khối của Abaqus để gi i bài toán bằng phần tử hữu h n 22

C h ng 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PH NG FEM CHO B C CÁN

C h ng 5 KẾT QU VÀ TH O LU N QUA B C CÁN ĐẦU TIÊN 34

C h ng 6 XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PH NG FEM VÀ KẾT QU TH O

SPD: Severe Plastic Deformation

ECAP: Equal Channel Angular Pressing

HTP: High-pressure torsion

ARB: Accumulative Roll-Bonding

RCS: Repetitive Corrugation and Straightening

ECAR: Equal Channel Angular Rolling

ECAP-Comform: Equal Channel Angular Pressing-Conform

HRDSR: High-Ratio Differental Speed Rolling

TWVR: Through-Width Vibration Rolling

xi

FEM: Finite Element Method

CAE: Computer Aided Engineering

CAD: Computer Aided Design

ASTM: American Society for Testing and Materials

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý các phương pháp gia công áp lực truyền thống (a) cán; (b) kéo; (c) ép trực tiếp và gián tiếp; (d) rèn khuôn; (e) dập; (f) chồn 2

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý các phương pháp SPD nhóm thứ nhất (a) ECAP;

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý các phương pháp SPD nhóm thứ hai (a) ARB; (b) RCS;

Hình 1.4: Quá trình cán tích hợp dao động ngang của trục cán (TWVR) 8

Hình 1.5: Quá trình thực nghiệm TWVR (a) Máy móc; (b) Gia công; (c) Kết qu

xii

Hình 1.6: Sự biến thiên độ bền trong phương pháp TWVR 9

Hình 2.1: nh hưởng của lệch trong các h t có kích thước khác nhau đến độ bền

Hình 2.2: Sai lệch điểm trong m ng tinh thể (a) Nút trống; (b) Nguyên tử xen kẽ ;

Hình 2.3: Lệch trong m ng tinh thể (a) Lệch biên; (b) Lệch xoắn; (c) Lệch hỗn hợp 16

Hình 2.4: Sai lệch mặt trong m ng tinh thể (a) Biên giới h t; (b) Biên giới siêu h t

Hình 2.5: Giao diện làm việc của Abaqus 6.10 (2010) 21

Hình 2.6: Sơ đồ khối thông tin yêu cầu của phần mềm phần tử hữu h n Abaqus 22

Hình 3.2: Sơ đồ mô hình nhiệt và điều kiện biên nhiệt của quá trình TWVR 26

Hình 3.3: Các đường cong ứng suất-biến d ng của Al 5052 trong TWVR 29

Hình 4.2: Phôi được chia (a) 1800 phàn tử; (b) 5120 phần tử; (c) 19200 phần tử 33

Hình 4.3: Mô hình 3D hoàn chỉnh ở bước cán đầu tiên 33

Hình 5.1: Sự phân bố biến d ng dẻo tương đương (a) toàn bộ phôi; (b) một đo n

Hình 5.2: Biến d ng dẻo tương đương của đo n phôi nằm giữa phôi khi cán qua đầu tiên: (a) 0 mm; (b) 0,5 mm; (c) 1 mm; (d) 1,5 mm; (e) 2 mm; (f) 2,5 mm; (g) 3 mm 39

Hình 5.4: Đồ thị kết qu sự giãn rộng của phôi cán qua bước cán đầu tiên 41

Hình 5.5: Nhiệt độ của phôi khi cán qua bước đầu tiên ứng với các biên độ dao động: (a) 0 mm; (b) 0,5 mm; (c) 1 mm; (d) 1,5 mm; (e) 2 mm; (f) 2,5 mm; (g) 3 mm 45

xiii

Hình 6.2: Mô hình 3D hoàn chỉnh qua bốn bước cán (a) Mô hình 3D hoàn chỉnh ban

Hình 6.3: Đồ thị kết qu sự giãn rộng của phôi cán qua bốn bước cán 49

Hình 7.1: Kết qu biến d ng dẻo tương đương trường hợp biên độ dao động trục cán dưới là 1,5 mm: (a) phương pháp TWVR; (b) phương pháp mới 54

Hình 7.2: Kết qu nhiệt độ của phôi trường hợp biên độ dao động trục cán dưới là

DANH SÁCH CÁC B NG

B NG TRANG

B ng 3.1: Mô đun đàn hồi E, hệ số Poisson ν của Al 5052 30

B ng 3.2: Các thông số nhiệt và các thông số khác của Al 5052 30

xiv

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

1.1.1 Các ph ng pháp gia công áp l c truy n th ng

Gia công kim loại bằng áp lực thực chất là lợi dụng tính dẻo của kim loại để làm thay đổi hình dạng, kích thước của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực So với phương pháp đúc, gia công biến dạng kim loại tạo ra sản phẩm có độ bền cao hơn, chịu lực tốt hơn, độ chính xác, độ nhẵn bóng bề mặt cao hơn, tiết kiệm kim loại và năng

suất lao động cao hơn (Nguyễn Văn Thái, 2006) Trong năm 2012, sản phẩm thép chưa qua gia công toàn cầu đạt 1,54 tỷ tấn (httpμ//www.worldsteel.org) Điều này kéo theo việc sử dụng một số lượng lớn các phương pháp gia công cho các loại vật liệu nói chung và thép nói riêng Các phương pháp gia công này bao gồm đúc, rèn, hàn… Tuy nhiên, có thể thấy rằng hơn 70% các sản phẩm kim loại được sản xuất b i công nghệ cán dạng này hoặc dạng khác Vì vậy, có thể thấy tầm quan trọng đặc biệt của các công nghệ cán sử dụng cho việc tạo hình kim loại (Hailiang et al., 2013) Sơ đồ nguyên

lý các phương pháp gia công áp lực truyền thống được thể hiện trong Hình 1.1

(a) (b) (c)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp gia công áp lực truyền thống

(a) cán; (b) kéo; (c) ép tr ực tiếp và gián tiếp; (d) rèn khuôn; (e) dập; (f) chồn Ngu ồn: (Nguyễn Văn Thái, 2006; Võ Trần Khúc Nhã (biên dịch), 2007)

Sau khi qua các phương pháp gia công áp lực truyền thống để tạo hình và phôi thì kim loại có xu hướng biến cứng, hóa bền nhưng độ dẻo và độ dai bị giảm hay có xu hướng biến giòn (Nghiêm Hùng, 2010) Vì vậy, hiện nay trên thế giới cũng như nước

ta đã và đang nghiên cứu công nghệ mới để tạo ra vật liệu có độ bền cao nhưng không làm giảm độ dai của vật liệu Đó là công nghệ biến dạng dẻo mãnh liệt

1.1.2 Các ph ng pháp gia công bi n d ng dẻo mƣnh li t

(severe plastic deformation ậ SPD)

Các phương pháp gia công biến dạng dẻo mãnh liệt (SPD) được định nghĩa là các quá trình gia công kim loại với biến dạng dẻo rất lớn để tạo ra kim loại có hạt siêu mịn (kích thước hạt trung bình nhỏ hơn 1 m) Mục đích của các phương pháp SPD cho việc tạo ra kim loại có hạt siêu mịn là sản xuất ra các chi tiết có khối lượng nhẹ hơn do đặc tính độ bền cao của nó và sự thân thiện với môi trư ng Các hạt có kích thước nhỏ làm cho độ bền kéo tăng lên mà không làm giảm độ dai va đập của kim loại, điều này khác so với các phương pháp hóa bền như là xử lý nhiệt (Azushima et al., 2008)

Các quá trình gia công SPD có thể được chia thành hai nhóm chính Nhóm thứ

nhất bao gồm các phương pháp SPD cho quá trình gia công các kim loại khối không

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

của Lee et al (2003), quá trình tương ứng ép kim loại qua góc kênh không đổi (Equal Channel Angular Pressing-Conform, ECAP-Comform) của Raab et al (2004), cán kim

loại với vận tốc hai trục cán khác nhau với tỷ lệ cao (High-Ratio Differental Speed Rolling, HRDSR) của Kim et al (2006) và phương pháp gần đây nhất là cán kim loại với sự tích hợp dao động dọc trục của trục cán (Through-Width Vibration Rolling, TWVR) của Hsieh et al (2009, 2012)

Nguyên lý gia công của hai phương pháp trong nhóm thứ nhất được thể hiện trong Hình 1.2 ECAP (Hình 1.2a) là phương pháp đầu tiên của SPD được đưa ra để sản xuất

(a) (b)

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp SPD nhóm th nhất

(a) ECAP; (b) HPT Ngu ồn: (Segal, 1977; Valiev, Krasilnikov và Tsenev, 1991)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

các vật liệu có cấu trúc hạt siêu mịn và đã thu hút được sự nghiên cứu của các nhà khoa học trong những năm gần đây (Valiev et al., 2000; Kim et al., 2004; P.Quang et al., 2009) Trong quá trình ECAP, kim loại được ép qua hai kênh có tiết diện mặt cắt không đổi và giao nhau với một góc Φ Kim loại bị biến dạng mãnh liệt do bị biến

dạng cắt tại khu vực giao nhau của hai kênh (khu vực ABC với góc khuôn Ψ) Trong phương pháp HPT (Hình 1.2b), kim loại bị nén với áp lực cao đến vài GPa và đồng

th i bị biến dạng xoắn Có thể thấy rằng hai phương pháp này có thể tạo ra được vật

liệu với hạt siêu mịn nhưng cả hai đều chưa thể được đưa và sản xuất với quy mô lớn

do các nhược điểm nhưμ năng suất thấp và kích cỡ phôi nhỏ Vì vậy, các phương pháp trong nhóm thứ hai sau đây có thể khắc phục được những nhược điểm trên và có tiềm năng rất lớn cho việc sản xuất các vật liệu có hạt siêu mịn với quy mô lớn

Nhóm thứ hai bao gồm các phương pháp SPD cho việc sản xuất vật liệu có hạt siêu mịn với kim loại tấm phù hợp với quy mô công nghiệp nhưμ ARB, RCS, ECAR, ECAP-Conform, HRDSR và TWVR Nguyên lý gia công phổ biến của các phương pháp trong nhóm hai chủ yếu dựa vào sự kết hợp của phương pháp cán truyền thống và SPD để phù hợp cho việc sản xuất với quy mô lớn kim loại có hạt siêu mịn và chúng được thể hiện lần lượt trong Hình 1.3 Các phương pháp nhưμ ARB (Hình 1.3a), RCS (Hình 1.3b), ECAR (Hình 1.3c) và ECAP-Conform (Hình 1.3d) đã được phát triển để

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

Hình 1.3 S ơ đồ nguyên lý các phương pháp SPD trong nhóm hai

(a) ARB; (b) RCS; (c) ECAR; (d) ECAP-Conform; (e) HRDSR; (f) TWVR

Ngu ồn: (Saito et al., 1998; Huang et al., 2001; Lee et al., 2003; Raab et al., 2004;

Kim et al., 2006; Hsieh et al., 2009, 2012)

tạo ra kim loại có hạt siêu mịn Tuy nhiên, khả năng ứng dụng của các phương pháp này trong quy mô công nghiệp thấp do quá trình gia công phức tạp, chất lượng bề mặt

vật liệu xấu, kích cỡ phôi nhỏ và kim loại bị hạn chế về độ lớn biến dạng Một phương pháp mới đã được chứng minh là có thể sản xuất các tấm kim loại với bề mặt lớn có

cấu trúc hạt siêu mịn là HRDSR, được nghiên cứu b i Kim et al (2006) Nguyên lý

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

của phương pháp này được thể hiện trong Hình 1.3e Phương pháp HRDSR là phương pháp cán truyền thống nhưng vận tốc của hai trục cán là khác nhau Phôi được cán qua duy nhất một bước cán với chiều dày giảm 70% Phôi bị biến dạng cắt rất lớn và biến

dạng khá đồng đều dọc theo hướng chiều dày Có thể thấy rằng phương pháp HRDSR

có tiềm năng rất lớn trong việc gia công hợp kim có độ bền cao như là hợp kim nhôm Hơn nữa, HRDSR là quá trình gia công liên tục và chỉ yêu cầu qua duy nhất một bước cán để tạo ra cấu trúc hạt siêu mịn bên trong vật liệu Phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn các phương pháp trước Tuy nhiên dù chỉ yêu cầu phôi qua một bước cán nhưng chiều dày giảm khá lớn (70%) và trong quá trình gia công thì phôi bị biến dạng cắt chưa đạt hiệu quả cao Các vấn đề này có thể được khắc phục trong phương pháp được phát triển gần đây nhất là TWVR (Hình 1.3f) sẽ được giới thiệu và nghiên cứu kỹ trong các phần tiếp theo

Ngoài các phương pháp trên thì phương pháp cán lạnh (cryorolling) đã được sử

dụng gần đây để kết hợp với các phương pháp SPD tạo ra vật liệu có hạt siêu mịn Cán

lạnh là một quá trình xử lý đơn giản nhiệt độ thấp mà yêu cầu lực tác dụng tương đối nhỏ để gây ra biến dạng mãnh liệt nhằm tạo ra các đặc tính cấu trúc con vi kết tinh trong các loại vật liệu Phương pháp sử dụng kỹ thuật cán phôi có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nitơ lỏng được sử dụng rộng rãi để cải thiện các tính chất của các vật liệu Cán

lạnh có thể đáp ứng tốt cho các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn của các vật liệu có

cấu trúc nanô Cán lạnh được xác định như là một trong số các con đư ng tiềm năng để sản xuất các hợp kim nhôm có hạt siêu mịn dạng khối Độ bền kéo và độ dai của vật

liệu được cải thiện do sự loại bỏ quá trình hồi phục của vật liệu trong suốt quá trình cán

lạnh Hơn nữa, cán lạnh có nhiều thuận lợi như việc yêu cầu biến dạng dẻo thấp hơn, quy trình sản xuất đơn giản và khả năng sản xuất vật liệu một cách liên tục (Hailiang et al., 2012)

Hiện nay nước ta, cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến lĩnh

vực SPD mà đi đầu và có nhiều công trình nghiên cứu công bố trong nước là Viện

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

Khoa Học Và Kỹ Thuật Vật Liệu thuộc trư ng Đại học Bách Khoa Hà Nội Những đóng góp trong việc phát triển phương pháp này Việt Nam là các nhà khoa học thuộc trư ng Đại học Bách Khoa Hà Nội nhưμ GS TS Nguyễn Trọng Giảng, GS TS Đỗ Minh Nghiệp, PGS TS Đào Minh Ngừng, TS Phạm Quang

Phương pháp SPD được nghiên cứu chủ yếu trong nước là ép kim loại qua góc kênh không đổi (ECAP) vì phương pháp này khá đơn giản và phù hợp với điều kiện nghiên cứu nước ta Các công trình đã được công bố trong nước chủ yếu theo hướng

mô hình hóa và mô phỏng số bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Phạm Quang, Đào Minh Ngừng và Đỗ Minh Nghiệp, 2010) Một số ít các công trình theo hướng thực nghiệm như: nghiên cứu chế tạo một số hợp kim hệ Ti và Al cấu trúc mịn, siêu mịn và nano bằng phương pháp biến dạng dẻo mãnh liệt đang được thực hiện b i PGS TS Đào Minh Ngừng (hướng dẫn) và Nguyễn Đăng Khoa thực hiện từ năm 2011

1.1.3 Nh n xét chung vƠ h ng nghiên c u c a đ tƠi

Các phương pháp SPD nhưμ ECAP, HTP, ARB, RCS, ECAR, ECAP-Conform đã

tạo ra vật liệu kim loại có hạt siêu mịn với cơ tính tốt nhưng lĩnh vực áp dụng bị giới hạn do kích thước có thể của phôi nhỏ (Azushima et al., 2008) Hầu như các quá trình này biến dạng do trượt chưa đủ (HRDSR), chất lượng bề mặt xấu và sự phức tạp trong quá trình gia công (Hsieh et al., 2009, 2012)

Một phương pháp SPD mới làm cho độ bền vật liệu cao hơn hẳn các phương pháp trước đã được các nhà khoa học Đài Loan nghiên cứu là phương pháp cán tích hợp dao

động ngang của trục cán (Through-Width Vibration Rolling – TWVR, 2009) (Hsieh et

al., 2009, 2012) Phương pháp mới này có thể cải thiện đặc tính cơ học của vật liệu do

tạo ra thêm được ứng suất cắt tác dụng lên phôi do ma sát giữa phôi và các trục cán khi trục cán dưới dao động dọc theo hướng vuông góc với hướng cán (xem Hình 1.4) Hai trục cán (rollers) quay ngược nhau và được điều khiển bằng động cơ thủy lực (hydraulic motors) Bên cạnh quay, trục cán dưới đồng th i dao động ngang dọc trục

và cũng được điều khiển b i động cơ thủy lực Cả hai trục cán đều có đư ng kính 150

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

Hình 1.4 Quá trình cán tích h ợp dao động ngang c a trục cán (TWVR)

Ngu ồn: (Hsieh et al., 2009, 2012)

Một số hình ảnh về quá trình thực nghiệm (xem Hình 1.5)

Hình 1.5 Quá trình th ực nghiệm TWVR (a) Máy móc, (b) Gia công, (c) K ết qu bề rộng

Ngu ồn: (Hsieh, 2009)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

liệu Điều này sẽ giúp tiết kiệm th i gian, giảm chi phí về dụng cụ, các mẫu thí nghiệm

và sự lãng phí về vật liệu trong quá trình thí nghiệm cũng như sản xuất thực tế

1.2 M c đích nghiên c u, khách thể vƠ đ i t ng nghiên c u c a đ tƠi

1.2.1 M c đích nghiên c u c a đ tài

Nghiên cứu phương pháp cán tích hợp dao động dọc trục của trục cán bằng FEM

để kiểm chứng với thực nghiệm nhằm tìm hiểu các tác động cơ-nhiệt đã xảy ra trên phôi để giải thích vấn đề sự biến thiên độ bền của vật liệu theo sự gia tăng biên độ dao

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

động của trục cán và được sử dụng như là một phương pháp định hướng để tối ưu hóa các thông số thực nghiệm

1.2.2 Khách th ể vƠ đ i t ng nghiên c u c a đ tài

Quá trình cán tích hợp dao động dọc trục của trục cán

1.3 Nhi m v c a đ tƠi vƠ gi i h n c a đ tƠi

1.3.1 Nhi m v c a đ tƠi

- Xây dựng lại mô hình thực nghiệm bằng phần mềm về phương pháp phần tử hữu hạn

là phần mềm mô phỏng số ABAQUS 6.10 (2010) với Abaqus/Explicit

- Phân tích các tác động cơ-nhiệt trên phôi để kiểm chứng với các kết quả thực nghiệm

- Từ các kết quả phân tích cơ-nhiệt và kết hợp với các kiến thức về lĩnh vực vật liệu

học để giải thích vấn đề về biến thiên độ bền của phôi trong phương pháp gia công này

- Từ các kết quả trên đưa ra các định hướng về các thông số cho quá trình thực nghiệm

1.3.2 Gi i h n c a đ tƠi

- Do việc giới hạn về th i gian và tài nguyên của máy tính nên:

+ Việc xây dựng mô hình bị hạn chế b i các đối tượng được chia lưới và số lượng phần

tử chia trên đối tượngμ phôi được chia lưới gồm 1800, 5120 và 19200 phần tử còn trục cán được xem là bề mặt cứng tuyệt đối và không được chia lưới

+ Đề tài không nghiên cứu hết tất cả các trư ng hợp của quá trình thực nghiệm mà chỉ

tập trung vào một trư ng hợp Đó là trư ng hợp phôi được gia nhiệt 200 oC trước khi gia công Các trư ng hợp khác trong thực nghiệm, phôi được gia nhiệt trước khi gia công là 100 oC, 150 oC và 250 oC

1.4 Ph ng pháp nghiên c u

- Nghiên cứu, phân tích lý thuyết

- Phương pháp mô phỏng số trên nền tảng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

h ợp với các kết qu c a quá trình mô phỏng và thực nghiệm để gi i thích cho vấn đề

bi ến thiên độ bền trong phương pháp TWVR và tối ưu các thông số thực nghiệm; cuối cùng là gi ới thiệu về phần mềm ABAQUS 6.10 sử dụng cho việc mô phỏng số

2.1 C s ph ng pháp ph n t h u h n

2.1 1 Gi i thi u v ph n t h u h n

Ngày nay, nhiều phương pháp tính số đã và đang phát triển mạnh mẽ và tr thành công cụ hữu hiệu không thể thiếu được khi giải quyết các bài toán khoa học – kỹ thuật như phương pháp sai phân hữu hạn, phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp phần

tử biên, các phương pháp không lưới, trong đó phương pháp phần tử hữu hạn đã tr thành công nghệ phần mềm phổ biến và hiệu quả Nhiều phần mềm ứng dụng đã ra đ i

dựa trên cơ s phương pháp phần tử hữu hạn như Sap, Nastran, Abaqus, Samcef, Ansys… Các phần mềm này đã giúp ích rất nhiều trong việc đi tìm các ẩn số mà trước đây không thể tìm được

Như đã biết, hầu hết các bài toán kỹ thuật đều có thể biễu diễn dạng các phương trình toán học mà trong trư ng hợp tổng quát thư ng là các phương trình vi phân liên

kết với các điều kiện biên, hay còn gọi là phương trình vi phân chính tắc mô tả bài toán Với một số các bài toán đặc biệt, các phương pháp tìm l i giải chính xác đã được phát triển Tuy nhiên, đa phần các bài toán hoặc có phương trình mô tả, hoặc có biên

khảo sát là rất phức tạp, do đó việc tìm l i giải tích cho bài toán gặp phải nhiều khó khăn thậm chí không thể thực hiện được Thật vậy, qua bài toán truyền nhiệt trên miền hai chiều chúng ta sẽ thấy rõ điều này

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

Trong đó k x , k y là hệ số dẫn nhiệt theo phương x, y Q (x,y) là nguồn nhiệt cho

trước trên thể tích đơn vị Các điều kiện biên cho bài toán có thể định nghĩa như sauμ

1 Nhiệt độ biết trước trên một biên:

T(c) là nhiệt độ chưa biết trên biên

T ∞ là nhiệt độ môi trư ng đối lưu

Với một bài toán cụ thể thì với các phương trình vi phân và các điều kiện biên như trên thì khó mà tìm được một hàm nhiệt độ T(x,y) thỏa tất cả chúng bằng các phương pháp giải tích Để khắc phục khó khăn này, các phương pháp số đã ra đ i Cùng với sự phát triển cuối thập niên 50, các phương pháp số lại tỏ ra hữu hiệu hơn

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

trong việc giải các bài toán mà trước đó xem như là không thể giải được Trong số đó

có các phương pháp nổi bật nhưμ sai phân hữu hạn, phần tử hữu hạn, phần tử biên Trong khuôn khổ đề tài này, phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng

2.1.2 Ph ng pháp gi i bƠi toán b ng ph n t h u h n

Khi ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải một bài toán tổng quát

thư ng phải kể đến các bước sau:

1 R i rạc hóa miền khảo sát – tạo lưới phần tử hữu hạn

2 Xây dựng các phương trình phần tử

3 Lắp các phương trình phần tử

4 Khử các điều kiện biên

5 Giải hệ phương trình toàn cục để tìm các giá trị nút

6 Tính toán các kết quả trên phần tử

là ứng suất cần thiết để dịch chuyển lệch

là hằng số mạng (hằng số duy nhất cho mỗi vật liệu)

là đư ng kính trung bình của hạt

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

vậy, trong các hạt lớn cần lực nhỏ hơn để di chuyển lệch so với các hạt nhỏ Điều đó

giải thích tại sao hạt nhỏ hơn lại cần ứng suất cao hơn để di chuyển lệch làm cho ứng suất chảy của vật liệu có hạt nhỏ cao hơn

2.2.3 ụ nghĩa c a ph ng trình trong ph ng pháp SPD

Các kim loại có hạt siêu mịn được tạo ra b i quá trình SPD có độ bền rất cao, ứng suất chảy của các kim loại đa tinh thể liên quan đến đư ng kính hạt theo phương trình (2.6) Phương trình có ý nghĩa rằng ứng suất chảy gia tăng cùng với sự giảm kích thước hạt Với kích thước hạt nhỏ, vật liệu có độ bền cao hơn mà không giảm độ dai, điều này khác với các phương pháp tăng bền bằng các phương pháp khác (Azushima, 2008)

2.3 Các hi n t ng và các y u t nh h ng đ n đ h t c a kim lo i khi gia công

bi n d ng dẻo

2.3.1 Các hi n t ng

- Sai l ệch mạng tinh thể: sai lệch mạng đóng vai trò rất quan trọng đối với một số tính

chất của tinh thể dưới tác dụng của ngoại lực nhưμ biến cứng, biến dạng dẻo…Phụ thuộc vào kích thước ba chiều trong không gian, sai lệch mạng chia thành: sai lệch điểm, đư ng, mặt và khối

+ Sai lệch điểmμ đó là các sai lệch có kích thước rất nhỏ (cỡ kích thước nguyên tử) theo

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

Ngu ồn: (Lê Công Dưỡng, 2000)

+ Sai lệch đư ng – lệchμ đây là loại sai lệch có kích thước nhỏ (cỡ kích thước nguyên

tử) theo hai chiều và rất lớn theo chiều thứ ba trong tinh thể Các lệch điển hình: lệch biên, lệch xoắn và lệch hỗn hợp (Hình 2.3a, b, c) Dựa vào lý thuyết lệch ngày nay đã

có thể giải thích nhiều vấn đề về cơ tính, lý tính của kim loại và hợp kim mà trước đây không thể giải thích được bằng lý thuyết cổ điển Hơn nữa lý thuyết lệch cho phép m

ra triển vọng mới, to lớn trong việc chế tạo kim loại và hợp kim có những tính chất đặc

biệt (ví dụμ độ bền cao, tính siêu dẻo)

(a)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

(b) (c)

Hình 2.3 L ệch trong m ng tinh thể (a) L ệch biên; (b) Lệch xoắn; (c) Lệch hỗn hợp

Ngu ồn: (Lê Công Dưỡng, 2000)

+ Sai lệch mặt: là loại sai lệch có kích thước lớn theo hai chiều và nhỏ theo chiều thứ

ba (Hình 2.4) Trong tinh thể, sai lệch mặt chủ yếu là biên giới hạt, biên giới siêu hạt, sai lệch xếp, mặt đối tinh và mặt ngoài tinh thể

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

+ Sai lệch khối: những sai lệch có kích thước lớn theo ba chiều trong mạng tinh thể gọi

là sai lệch khối Sai lệch khối vĩ mô là những sai hỏng sinh ra khi nấu, đúc hợp kim như rỗ co, tập trung tập chất, xỉ trong vật đúc Từ khía cạnh vi mô có thể kể những sai

lệch khối như các pha thứ hai tồn tại trên nền hợp kim, ví dụ: graphit trong gang, các pha thứ hai tạo thành khi tiết pha từ dung dịch rắn

- H ồi phục: nhiệt độ thấp (thông thư ng dưới 0,1 ÷ 0,2 o

và ứng suất bên trong

- K ết tinh lại lần thứ nhấtμ đây là giai đoạn quan trọng nhất với các đột biến về cấu

trúc mạng, tinh thể, tổ chất tế vi và tính chất Khi kim loại qua biến dạng dẻo có nhiệt

độ cao hơn nhiệt độ nhất định (gọi là nhiệt độ kết tinh lại), trong mạng tinh thể bị xô

lệch có quá trình hình thành các hạt mới không có các sai lệch do biến dạng dẻo gây ra theo cơ chế tạo mầm và phát triển mầm như kết tinh:

+ Mầm là những vùng không chứa sai lệch do biến dạng dẻo; chúng sinh ra chủ yếu

những vùng bị xô lệch mạnh nhất, năng lượng dự trữ cao nhất nên kém ổn định nhất

(như mặt trượt, biên hạt) do đó dễ tr về trạng thái cân bằng với ít sai lệch nhất Như

v ậy kim lo i bị biến d ng dẻo càng m nh, mầm kết tinh l i sẽ hình thành càng nhiều

d ẫn đến số lượng h t sinh ra càng lớn t o điều kiện để các h t có kích thước nhỏ hơn

+ Sự phát triển tiếp theo là quá trình tự nhiên

- K ết tinh lại lần thứ hai: sau khi kết tinh lại như trên (kết tinh lại lần thứ nhất) nếu

tiếp tục nâng cao nhiệt độ hay kéo dài th i gian giữ nhiệt sẽ có quá trình sát nhập của các hạt nhỏ hơn bao quanh vào hạt lớn, hay nói cách khác đi hạt lớn “nuốt” hạt bé làm

hạt to lên thêm Sự phát triển hạt là quá trình tự nhiên vì nó làm giảm tổng biên giới hạt

do đó làm giảm tổng năng lượng dự trữ Quá trình này là quá trình kết tinh lại lần thứ

hai và thư ng phải tránh

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

- Nhiệt độ kết tinh lại: là nhiệt độ nhỏ nhất tại đó xảy ra quá trình kết tinh lại (tạo mầm

và phát triển mầm) với tốc độ đáng kể Do kết tinh lại phụ thuộc vào sự dịch chuyển xa của nguyên tử nên nhiệt độ của quá trình đó - o

T = a.T (cso ả hai nhiệt độ đều tính theo o

K) Trong đó hệ số a phụ thuộc vào độ sạch của kim loại, mức độ biến dạng và th i gian giữ nhiệt Trong điều kiện thư ng gặp nhất: mức độ biến dạng lớn (> 40÷50%),

th i gian giữ nhiệt khi nung nóng khoảng 1h, đối với các kim loại nguyên chất kỹ thuật thì a  0,4, kim loại tinh khuyết (hầu như nguyên chất) a  0,2 ÷ 0,3, hợp kim là dung

dịch rắn a  0,5 ÷ 0,8 Độ biến dạng càng lớn, th i gian ủ càng dài hệ số a tương ứng càng nhỏ Trên cơ s này có thể tính được nhiệt độ ủ để khôi phục các tính chất ban đầu cho các kim loại và hợp kim, một việc làm thư ng phải giải quyết trong công nghệ gia công kim loại

2.3.2 Các y u t nh h ng đ n đ h t sau k t tinh l i

- Mức độ biến dạng:

+ Nói chung kim loại bị biến dạng dẻo càng mạnh, sau khi kết tinh lại hạt tạo thành càng nhỏ, điều này được giải thích là do xô lệch mạng mạnh tạo nên nhiều mầm Chính

vì vậy ngoài lý do năng suất ra ngư i ta thư ng cố gắng biến dạng với lượng ép lớn để

tạo ra hạt nhỏ khi kết tinh lại

+ Biến dạng nhỏ với lượng ép 2 ÷ 8% chỉ tạo ra rất ít vùng xô lệch nên tạo ra ít mầm,

hạt tạo thành rất lớn, độ biến dạng như vậy được gọi là độ biến d ng tới h n, thư ng

phải tránh

- Nhiệt độ ủ và thời gian giữ nhiệt:

+ Nhi ệt độ : nhiệt độ ủ càng cao tốc độ tạo mầm và phát triển mầm đều tăng nhưng

tốc độ phát triển tăng nhanh hơn nên hạt to lên

+ Th i gian gi ữ nhiệt: th i gian giữ nhiệt tại nhiệt độ ủ càng dài càng có điều kiện cho

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

hạt phát triển nên hạt càng lớn

Sau khi biến dạng nóng, nhiệt độ ngừng biến dạng càng cao thì hạt càng lớn (Nguyễn Trư ng Thanh, 2006)

 Nh n xét ch ung cho các ph ng pháp bi n d ng dẻo mãnh li t (SPD):

Các phương pháp biến dạng dẻo mãnh liệt nêu trên thực chất là làm gia tăng xô

lệch mạng để tạo nên nhiều mầm, từ đó sau khi kết tinh lại hạt tạo thành càng nhỏ Nhưng các vấn đề xảy ra đây làμ

+ Nếu biến dạng càng mãnh liệt thì nhiệt độ sinh ra trong quá trình gia công càng lớn

dẫn đến xảy ra hiện tượng hồi phục làm giảm xô lệch mạng, từ đó làm giảm mầm sinh

ra và hạt sau khi kết tinh lại sẽ lớn

+ Nếu biến dạng không đủ mạnh thì xô lệch mạng sinh ra sẽ ít hơn cũng làm giảm

mầm sinh ra và hạt sau kết tinh cũng sẽ lớn

Vì vậy cần phải lựa chọn một mức độ biến dạng và tốc độ biến dạng hợp lí để nhiệt độ sinh ra không quá cao nhằm làm cho tổng số lượng mầm sinh ra là lớn nhất, từ

đó kích thước hạt sau kết tinh là nhỏ nhất

2.4 Gi i thi u v ph n m m ABAQUS

2.4.1 Gi i thi u

Cũng như các phần mềm khác khi ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải

gần đúng các bài toán, Abaqus là một phần mềm khá mạnh trong việc giải quyết các bài toán cơ phức tạp Nó là một môi trư ng mô phỏng phân tích các vấn đề kỹ thuật (CAE – Computer Aided Engineering), ngoài ra các mô hình cũng có thể được thiết kế

nh hệ thống CAD (Computer Aided Design), sau đó các mô hình này sẽ ứng dụng để

mô phỏng cho các ứng dụng thực tế

Abaqus cung cấp những công cụ tương tác toàn diện cần thiết cho việc tạo ra mô hình, phân tích mô phỏng và đánh giá kết quả Nó dễ dàng tùy biến cho những ứng

dụng khác nhau, các kỹ thuật phân tích Explicit và Implicit cho phép ngư i sử dụng lựa

chọn kỹ thuật phân tích thích hợp hoặc có thể kết hợp cả hai phương pháp phân tích

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

độ lưới tốt Với khả năng tương tác quán tính tốt, Abaqus còn cho phép mô phỏng tĩnh

học các lực động tác dụng lên các cấu trúc bị ràng buộc trong môi trư ng thực tế Ví dụ như môi trư ng chất lỏng (tàu chìm trong nước), môi trư ng không khí (máy bay bay trong không khí), v.v…

Abaqus tích hợp sẵn nhiều dạng tải trọng khác nhau, cung cấp một kỹ thuật có hiệu quả cao trong phân tích đánh giá sự đáp ứng của nhiều loại cấu trúc với nhiều trư ng hợp tải khác nhau Với các công cụ về cơ học phá hủy, cho phép ta dự đoán được sự phát triển của các vết nứt tế vi trong các vật liệu khi chịu các loại tải trọng khác nhau Abaqus là nhà phát triển hàng đầu về lĩnh vực trong những ứng dụng của phương pháp phần tử hữu hạn

Abaqus giúp cải tiến sản phẩm, quy trình, sáng chế, làm ngắn chu kỳ thiết kế và làm giảm hay loại bỏ việc kiểm tra phần cứng Từ các công ty hóa dầu đến những công

ty dược phẩm, hàng không và thiết kế dây chuyền tự động đều xem phần mềm Abaqus

là chuẩn về độ chính xác, cải tiến, chất lượng và về độ tin cậy trong công việc xử lý số

lý dễ dàng nhiều định dạng khác nhau của kết cấu Abaqus/CAE là một môi trư ng đầy

đủ của Abaqus từ việc tạo mô hình, quản lý công việc đến đánh giá kết quả

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

Abaqus/CAE là môi trư ng tương tác đồ họa của Abaqus Nó cho phép ta tạo mô hình một cách dễ dàng và nhanh chóng Những tính chất cơ học và vật liệu có thể được gán cho mô hình cùng với tải và điều kiện biên Abaqus/CAE tỏ ra rất mạnh trong việc cung cấp các phương án chia lưới

2.4.3 Giao di n lƠm vi c c a Abaqus

Với sự hỗ trợ về thiết kế, Abaqus cũng cung cấp một thế mạnh về thiết kế như các

phần mềm CAD khác, hơn nữa nhằm tạo một thế mạnh về sự liên kết với các phần

mềm khác, nhằm tạo thuận lợi cho một số ứng dụng khác, Abaqus cho cho phép chuyển các mô hình từ các phần mềm CAD tương ứng khác

Sau khi mô hình được thiết kế trên bản thân phần mềm Abaqus hoặc truyền tải từ

một dạng File khác sang môi trư ng làm việc của nó, ngư i sử dụng có thể đặt các

dạng tải trọng có sẵn trong thư viện, các ràng buộc về điều kiện biên và một số điều kiện khác, chia lưới cho mô hình, cuối cùng xuất kết quả và đo các yếu tố theo yêu cầu

Độ chính xác của bài toán phụ thuộc vào độ mịn của lưới, th i gian tính toán phụ thuộc vào tốc độ của máy tính Sau đây là giao diện thiết kế và mô phỏng trên phần mềm Abaqus (Hình 2.5)

Hình 2.5 Giao di ện làm việc c a Abaqus 6.10 (2010)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

2.4.4 S đ kh i c a Abaqus để gi i bƠi toán b ng ph n t h u h n

Các từ khóa bên trái và các từ khóa khác được sử dụng trong phần mềm Abaqus

để cung cấp các thông tin chi tiết cho các bước định nghĩa bên phải (Hình 2.6)

Hình 2.6 Sơ đồ khối thông tin yêu cầu c a phần mềm phần tử hữu h n Abaqus

Ngu ồn: (Liu & Quek, 2003)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

Chức năng của các bước định nghĩa bên phải Hình 2.6:

1 GEOMETRY DEFINITION (định nghĩa mô hình hình học) μ Abaqus cũng giống như các phần mềm mô phỏng khác như Ansys, đầu tiên ngư i dùng phải định nghĩa mô hình hình học của đối tượng dùng để phân tích ứng suất, biến dạng, truyền nhiệt…Đối tượng phân tích là các chi tiết máy hay các cơ cấu khác trong công nghiệp, xây dựng…

2 ELEMENT PROPERTIES DEFINITION (định nghĩa các đặc tính của phần tử) : sau khi xây dựng mô hình hình học của đối tượng cần phân tích, ngư i dùng cần định nghĩa đặc tính của phần tử sử dụng trong mô hình nhưμ phần tử khối, dầm, tấm…

3 MATERIAL PROPERTIES DEFINITION (định nghĩa các đặc tính về vật liệu) μ đây

là bước định nghĩa các tính chất về vật liệu của mô hình phân tích như các tính chất cơ

học (đàn hồi, dẻo…), tính chất nhiệt (nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt, giãn nỡ nhiệt…)

và các tính chất khác của vật liệu

4 BOUNDARY and INITIAL CONDITIONS (đặt các điều kiện ban đầu và điều kiện biên) : bước này ngư i dùng đặt các điều kiện ban đầu cho mô hình như các điều

kiện về vận tốc, nhiệt độ… tại các vị trí nút trên mô hình phân tích

5 LOADING CONDITIONS (đặt các điều kiện tải trọng) μ đây là bước định nghĩa các

tải trọng tác dụng lên mô hình phân tích như các tải trọng về lực (lực tập trung, lực phân bố…) hay nhiệt độ và các tải trọng khác

6 ANALYSIS TYPES (các dạng phân tích) μ bước này ngư i dùng chỉ ra dạng phân tích cho mô hình như phân tích tĩnh học, động lực học, truyền âm, truyền nhiệt, điện…

7 OUTPUT REQUESTS (các yêu cầu đầu ra) μ đây là bước cuối cùng trong quá trình phân tích bước này, ngư i dùng lấy ra các kết quả phân tích tại nút (biến dạng, chuyển vị…), phần tử (ứng suất, biến dạng…) hay các kết quả tại các nút và phần tử tùy vào dạng phân tích

Để hiểu thêm về cách th c mô phỏng dùng các từ khóa trong phần mềm Abaqus xem ví d ụ về “mô phỏng cán 2D” trong phần phụ lục số 1

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

CÁC MÔ HỊNH NGHIÊN CỨU VÀ THÔNG SỐ TRONG

QUÁ TRỊNH MÔ PH NG TWVR BẰNG FEM

Xây d ựng các mô hình nghiên c u trong phương pháp TWVR: mô hình vật lý, mô hình v ật liệu, mô hình nhiệt độ Từ các mô hình này sẽ đưa ra các thông số c a quá trình th ực nghiệm TWVR, mà các thông số này sẽ được sử dụng trong quá trình mô

ph ỏng bằng FEM để so sánh với thực nghiệm các chương kế tiếp

3.1 Các mô hình nghiên c u

3.1.1 Mô hình hình h c

Hình 3.1 Mô hình hình h ọc c a TWVR Ngu ồn: (Hsieh et al., 2009, 2012)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

 : khối lượng riêng của vật liệu

Trong tọa độ Đề các, nếu các lực khối được bỏ qua, phương trình cân bằng được đưa ra b i Boresi & Chong, 2000; Haslach & Armstrong, 2004; Malvern, 1969:

2

1( )

Y

         (3.2c)

“ quá trình chảy xảy ra khi ứng suất tương đương (ứng suất Mises) bằng với ứng

suất pháp tuyến đơn trục Y, hay  = Y” (Haslach & Armstrong, 2004ν Asaro & Lubarda, 2006; Lemaitre & Chaboche, 2000; Rees, 2006; MSC, 2003)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

3.1.3 Mô hình nhi t đ

Sự truyền nhiệt đóng vai trò rất quan trọng trong các quá trình gia công áp lực nói chung và trong quá trình TWVR nói riêng Trong quá trình TWVR, xảy ra các quá trình cơ bản sau:

a Sự truyền nhiệt trong phôi

b Nhiệt độ phôi gia tăng do nhiệt sinh ra do ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa phôi và hai trục cán

c Nhiệt độ phôi gia tăng do nhiệt sinh ra trong quá trình biến dạng dẻo của phôi

d Nhiệt độ phôi giảm do quá trình truyền nhiệt đến hai trục cán

e Nhiệt độ phôi giảm do đối lưu với môi trư ng xung quanh các bề mặt thoáng Sau đây là các quá trình sinh nhiệt và truyền nhiệt như đã phân tích trên xảy ra trong phôi của TWVR (Hình 3.2)

Hình 3.2 Sơ đồ mô hình nhiệt và điều kiện biên nhiệt c a quá trình TWVR

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

a S truy n nhi t trong phôi

Sự dẫn nhiệt trong phôi được mô tả b i phương trình khuyếch tán nhiệt tổng quát (Boresi & Chong, 2000; Haslach & Armstrong, 2004):

 : vận tốc trượt tương đối giữa trục cán và phôi (m/s)

 : một phần năng lượng ma sát chuyển thành nhiệt, 0 <  < 1

c T c đ nhi t sinh ra do bi n d ng dẻo (Kabayashi, Oh & Altan, 1989; MSC, 2003)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

T : nhiệt độ phôi (o

K)

T : nhiệt độ của không khí bao quanh (o

K)

3.2 Các thông s trong quá trình mô ph ng TWVR

Các thông số trong quá trình mô phỏng đều được lấy từ các thông số trong quá trình thực nghiệm của Hsieh (2009) với mục đính so sánh kết quả mô phỏng với thực nghiệm

3.2.1 Các thông s v hình h c vƠ chuyển đ ng

- Cả hai trục cán đều có đư ng kính 150 mm và được điều khiển quay với vận tốc không đổi 2 vòng/phút Trục cán dưới quay và đồng th i dao động ngang dọc trục với

tần số không đổi 5 Hz và biên độ dao động được thay đổi từ 0 đến 3 mm

- Phôi cán có kích thước 100x20x5 mm3

- Quá trình này được tiến hành qua 4 bước cán với mỗi bước cán thì chiều dày phôi

giảm 40% Do đó, chiều dày cuối cùng của phôi cán khoảng 0,65 mm

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

 Thông s ố thay đổi trong các trư ng hợp mô phỏng là biên độ dao động c a trục cán dưới được thay đổi từ 0 đến 3 mm, các thông số còn l i vẫn giữ nguyên

3.2.2 Các thông s v t li u phôi Al 5052

- Một trong các thông số quyết định chủ yếu của quá trình mô phỏng là biểu đồ các

đư ng cong ứng suất-biến dạng của các vật liệu được mô phỏng Trong đề tài này, hợp kim Al 5052 được sử dụng và biểu đồ các đư ng cong ứng suất-biến dạng của nó các nhiệt độ khác nhau được ghi lại qua các quá trình kiểm tra kéo thực nghiệm Các mẫu

thử kéo có kích thước theo tiêu chuẩn quốc tế ASTM (American Society for Testing and Materials, Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Hoa Kỳ) với chiều dài chuẩn đo là 30

mm được tiến hành thí nghiệm Các kết quả được thể hiện trong Hình 3.3 tại các khoảng nhiệt độ từ 25 oC đến 250 o

C

Hình 3.3 Các đư ng cong ng suất-biến d ng c a Al 5052 trong TWVR

Ngu ồn: (Hsieh, 2009)

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

- Thông số về mô đun đàn hồi E và hệ số Poisson trong Bảng 3.1 (Hsieh, 2009)

B ng 3.1 M ô đun đàn hồi E, hệ số Poisson ν c a Al 5052

Mô đun đƠn h i E, GPa H s Poisson ν Nhi t đ T, o C

3.2.3 Các thông s nhi t vƠ các thông s khác

- Các trục cán được gia nhiệt và giữ nguyên 100 o

C qua 4 bước cán

- Phôi được gia nhiệt 200 oC trước mỗi bước cán

- Nhiệt sinh ra do ma sát được giả định là phân chia đều đến bề mặt trục cán và phôi theo tỉ lệ 50 - 50, hệ số ma sát không đổi được giả định là µ = 0,25

- Các thông số nhiệt và các thông số khác của Al 5052 được sử dụng trong quá trình

mô phỏng trong Bảng 3.2 (Abaqus Documentation 6.10, 2010; US Patent 7075241; http://www.engineering.com/properties_of_metals; Kreith, Manglik & Bohn (2010); Nguyễn Hoài Sơn, Mai Đức Đãi & Lê Thanh Phong (2011))

B ng 3.2 Các thông s ố nhiệt và các thông số khác c a Al 5052

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

XÂY DỰNG MÔ HỊNH MÔ PH NG FEM

bước cán đầu tiên thì chiều dày phôi gi m từ 5 mm xuống 3 mm và phôi được cán 3 l ần với kho ng cách giữa hai trục cán không đổi Vì vậy trong mô hình mô

ph ỏng sẽ có ba cặp trục cán Các thông số mô phỏng được lấy từ phần “các thông số trong quá trình mô ph ỏng TWVR” thuộc chương 3

4.1 Thi t k b n v 2D

- Thiết kế bản vẽ 2D bằng phần mềm AutoCad (2007) nhằm xác định trước các kích

thước của phôi, của các trục cán và khoảng cách giữa các trục cán làm cơ s cho việc xây dựng mô hình 3D (Hình 4.1)

Hình 4.1 B n v ẽ 2D cho bước cán đầu tiên

Luận văn cao học GVHD : TS Phạm Huy Tuân

4.2 Xơy d ng mô hình 3D vƠ chia l i cho phôi

- Phôi được xây dựng và chia lưới trong phần mềm HyperWorks 7.0 (2004) Phôi được chia lưới gồm 3 trư ng hợp: 1800 phần tử, 5120 phần tử và 19200 phần tử Loại phần

tử là C3D8RT Sau khi chia lưới sẽ xuất sang phần mềm Abaqus để xây dựng mô hình hoàn chỉnh Hình 4.2a, b,c là mô hình phôi xuất sang Abaqus

(a)

(b)