Page 25 - חוברת תקצירים
P. 25
עומר קליינברגר omerkle@gmail.com
אלכסנדר קירילוב hlexki@ac.sce.ac.il
אופטימיזציה תכן ע"י סימולציית FEM
BS-21-10
מנחים: ד"ר אפרים צמח
מר אוהד מזור
המרכז למחקר גרעיני "שורק" (ממ"ג), השייך לוועדה לאנרגיה אטומית, עוסק במחקר ופיתוח למען ביטחון המדינה. ממ"ג הינו בעל מעמד מבוסס של מצוינות מדעית וטכנולוגית בתחומים שונים. אחד מעיסוקיו של המרכז דורש שימוש בציפוי מתכתי בטכנולוגית Physical Vapor Deposition (PVD) המתרחש תחת וואקום גבוה )𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 10−10 − 10−5(. באופן ייחודי למרכז המגש מחומם לטמפ' גבוה עד כ - ]𝐶𝐶°[ 600 אל מול הטמפ' המקובלת בתעשייה שהינה בתחום שעד ]𝐶𝐶°[ 300. בתהליך זה ישנו מגש ( קוטר 442 מ"מ ועובי 16 מ"מ) עשוי נחושת טהורה הנושא את הדגמים הנדרשים בציפוי. כתוצאה מתהליך זה, לאחר מס' מחזורי עבודה מתפתחת במגש דפורמציה אלסטית ופלסטית כך שנוצרת צורה קעורה של המגש כלפי מעלה בניגוד לגרביטציה. מקור תופעה זו מעומסים תרמיים ואינה ניתנת לפתרון אנליטי פשוט. הדפורמציה מתרחשת עם שינויי טמפ' במערכת ונשלטת ע"י ההתפשטות התרמית של רכיבי המערכת ויחסי הגומלין ביניהם. הדפורמציה הפלסטית הנשארת
במגש פוגעת באחידות הציפוי ומובילה להחלפתו בלית ברירה בעלויות גבוהות בטווחי זמן קצרים.
מטרת פרויקט זה הינה מציאת המנגנון הגורם לתופעה, לצורך כך בוצע אימות עבור מתודולוגיית החישוב וכן נעשתה השוואה אל מול מקרה בוחן מהספרות. בסיעור מוחות יחד עם מומחים מתחומים רלוונטיים בממ"ג הועלו מס' השערות לתופעת עיוות זו, ולצורך קביעת המנגנון האחראי לעיוות זה, תחילה נעשו חישובים אנליטים לטובת צמצום ההשערות ולאחר מכן נעשה שימוש בסימולציות FEM משולבות: בתוכנת ANSYS – Thermal בוצע ניתוח מנגנוני מעבר חום, ובתוכנת – ANSYS Structural בוצע ניתוח מנגנוני החוזק. וזאת על מנת להעניק פתרון הנדסי באמצעות הצגת חלופות
תכן אפשריות ותיקופן אל מול אנליזות בשיטת אלמנט סופי.
מתוצאות המחקר עולה כי הבעיה בה מתמודד מחקר זה איננה מושפעת מתהליכי מעבר חום על כלל מרכיביו. נמצא כי תנאי שפה במערכת – אופן ריתום המגש, יוצר אי סימטריות בהתפשטות התרמית שלו. עם ההבנה כי ישנה אי סימטריות זו, הוביל לתולדת הפתרון הנבחר – יצירת סימטריות בתנאי השפה של המגש. כיוון זה נבדק ואומת אל מול אנליזות ונמצא כפתרון יעיל ע"י ריתום סימטרי של
המגש. מילות מפתח: סימולציות FEM, התפשטות תרמית, ציפוי בטכנולוגית )PVD).
איור 1: עיוות מגש הנחושת
תקציר
25
