Ανάπτυξη αριθμητικού μοντέλου υπολογισμού των στρεβλώσεων κατασκευαστικών στοιχείων υψηλής ολοκλήρωσης που συγκολλούνται με laser

Abstract

Σκοπός της παρούσης διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός γρήγορου και ευέλικτου (παραµετρικού) αριθµητικού µοντέλου, µε βάση τα πεπερασµένα στοιχεία, για την πρόβλεψη των στρεβλώσεων ολοκληρωµένων κατασκευαστικών στοιχείων που συγκολλούνται µε Laser. Το µοντέλο που θα αναπτυχθεί θα αξιολογηθεί για την εκτίµηση των παραµέτρων συγκόλλησης, καθώς και για την πρόβλεψη της σειράς των ραφών συγκόλλησης πριν την παραγωγή του ολοκληρωµένου κατασκευαστικού στοιχείου, έτσι ώστε οι στρεβλώσεις να είναι οι ελάχιστες δυνατές. Η ανάπτυξη ενός αριθµητικού µοντέλου που θα επιτρέπει την ακριβή πρόβλεψη των στρεβλώσεων, απαιτεί να ληφθούν υπόψη κατά το δυνατόν µε πληρότητα και ακρίβεια οι παράµετροι της διεργασίας της συγκόλλησης και οι µηχανισµοί που λαµβάνουν χώρα κατά την συνολική διαδικασία. Έτσι ώστε, να επιτευχθεί µια ικανοποιητική προσοµοίωση της διεργασίας της συγκόλλησης. Εποµένως, το µοντέλο υπολογισµού των στρεβλώσεων πρέπει να περιέχει πληροφορίες ή να δηµιουργεί µε τη βοήθεια υπορουτινών δεδοµένα για σειρά ερωτηµάτων, όπως είναι ο τρόπος µε τον οποίο αποδίδεται η ενέργεια από την θερµική πηγή, πως και πόση από την ενέργεια αυτή χάνεται ή απορροφάται το υλικό, τι µηχανισµοί συγκόλλησης εµφανίζονται και πότε, πως επηρεάζονται οι θερµικές και µηχανικές ιδιότητες του υλικού µε τη θερµοκρασία και τι µετασχηµατισµοί φάσεων λαµβάνουν χώρα στην µικροδοµή του υλικού κατά την πλήρη διεργασία της συγκόλλησης. Στο σηµείο αυτό είναι απαραίτητο να διευκρινισθεί ότι στους στόχους της παρούσης διατριβής, δεν περιλαµβάνεται τόσο η παραγωγή νέας γνώσης για την ίδια την διεργασία της συγκόλλησης, όσο η ενσωµάτωση σε έναν ενιαίο κώδικα της σύγχρονης επιστηµονικής γνώσης για την διεργασία της συγκόλλησης. Στον γράφοντα δεν είναι γνωστή η ύπαρξη τέτοιων ολοκληρωµένων υπολογιστικών µοντέλων. Είναι εύλογο ότι ένα τέτοιο µοντέλο µη γραµµικής θερµικής-µηχανικής µεταβατικής ανάλυσης, το οποίο επιπλέον θα λαµβάνει υπόψη τους σχηµατισµούς φάσεων της µικροδοµής του υλικού που λαµβάνουν χώρα κατά την διεργασία της συγκόλλησης, αναµένεται να είναι πολύπλοκο και να απαιτεί µεγάλους χρόνους υπολογισµού. Με σκοπό την δηµιουργία ενός γρήγορου και ευέλικτου (παραµετρικού) µοντέλου, στόχος της εργασίας είναι η ανάπτυξη εναλλακτικών υπολογιστικών τεχνικών στον κώδικα των πεπερασµένων στοιχείων, για την ελαχιστοποίηση του χρόνου προσοµοίωσης της συγκόλλησης και του υπολογισµού των στρεβλώσεων πολύπλοκων ολοκληρωµένων εξαρτηµάτων.