پایان‌نامه

مدل سازی دانه و مرزدانه در نانو و میکرو کریستال ها به روش المان محدود

چکیده

تحقیق حاضر به بررسی رفتار فلزات پلی کریستال در دو سطح نانو و میکرو می پردازد. مشاهدات تجربی بر روی مواد پلی کریستال نشان می دهد که مواد نانوکریستال در مقایسه با مواد میکروکریستال وابستگی شدیدتری به نرخ کرنش و اندازه دانه دارند. در این تحقیق، خواص مکانیکی مواد پلی کریستال در این دو سطح مطالعه و برای آنها معادلات ساختاری یکپارچه ای ارائه گردید. برای پیش بینی رفتار مکانیکی وابسته به نرخ کرنش و اندازه دانه مواد پلی کریستال، از مدل چگالی نابجایی استفاده گردید. در مواد نانوکریستال، دانه و مرزدانه به عنوان دوفاز مجزا درنظر گرفته شدند. برای مدل سازی رفتار مکانیکی فاز دانه مواد نانوکریستال از مدل چگالی نابجایی و مکانیزم نفوذ و برای بیان تغییرشکل مرزدانه مدل الاستو-ویسکوپلاستیک بر مبنای مکانیزم نفوذ استفاده گردید. در مواد میکروکریستال، مرزدانه ها کسر حجمی ناچیزی از ماده را به خود اختصاص می دهند، از این رو از فاز مرزدانه برای این مواد صرف نظر گردید و خواص مکانیکی داخل دانه تنها با مدل چگالی نابجایی مدل گردید. مطالعات عددی روی ساختار مس با اندازه دانه هایی در مقیاس میکرو و نانو نشان داد که معادلات ارائه شده قادرند به خوبی نتایج تجربی موجود را شبیه سازی کنند. با توجه به قابلیت مناسب معادلات چگالی نابجایی ارائه شده برای پیش بینی رفتار مکانیکی مواد پلی کریستال، این معادلات برای بررسی رفتار مکانیکی فاز فریت فولاد دوفازی نیز مورد استفاده قرار گرفتند. با روش ورونی هندسه میکروساختار فولاد دوفازی با دقت مناسبی مدل شد. با در نظر گرفتن مدل آسیب گرسون-تورگارد-نیدلمن برای فاز مرزدانه، مدل چگالی نابجایی برای فاز فریت و مدل الاستیک-پلاستیک کامل برای فاز مارتنزیت، شبیه سازی میکرومکانیک فولاد دوفازی به روش اجزا محدود انجام گردید. رفتار مکانیکی و بحث ناهمگونی ریزساختاری این نوع فولادها بر عملکرد آنها مورد مطالعه قرار گرفت. تحلیل نتایج حاصل از بررسی پارامتری اثرات اندازه دانه و کسر حجمی مارتنزیت نشان داد که ناهمگونی ریزساختار در رفتار مکانیکی این فولادها نقش اساسی را بازی می کند. در انتها برای بررسی اثر جهات کریستالی و بافت ماده، از معادلات ساختاری کریستال پلاستیسیته برای شبیه سازی استفاده شد. ابتدا به کمک روش ورونی فضای شبیه سازی به دانه های کریستالی افراز گردید تا ناهمگونی ریزساختار به بهترین نحو ممکن در شبیه سازی اعمال شود. در ادامه، از روش دینامیک مولکولی برای استخراج ثوابت الاستیک مورد نیاز استفاده شد. در انتها، رفتار فلز فریت تحت بارگذاری کشش ساده با روش کریستال پلاستیسیته در المان محدود بر روی مدل ورونی شبیه سازی و نتایج حاصل از آن با نتایج تجربی مقایسه گردید. تطابق خوب بین نتایج حاصل از روش عددی با نتایج تجربی موید مناسب بودن مدل عددی ارایه شده است.

اساتید راهنما و مشاور

سعید ضیایی راد، محمد مشایخی

پایان‌نامه‌های مشابه

اسناد مشابه

  • مدل سازی دینامیکی جابجایی نانو/میکرو ذرات در تماس چندنقطه ای بر پایه مدل رامپ

    مقالهمهندسی مکانیک مدرسمنیژه ذاکری، استادیار دانشکده فناوری های نوین دانشگاه تبریز جواد فرجی، دانشگاه تبریز

    در این مقاله رفتار دینامیکی نانوذره بر روی سطح زبر در حین راندن بر پایه میکروسکوپ نیروی اتمی (afm)، با استفاده از مدل تماس چند نقطه ای مدل سازی و شبیه سازی شد. ابتدا یک مدل تماس چند نقطه ای برای دو سطح با هندسه زبری متفاوت شامل پروفیل زبری شش وجهی و چهاروجهی، از ترکیب مدل تماس تک

  • محاسبه پارامترهای الکتریکی مولدهای فشرده سازی شار مارپیچی دو طبقه با روش المان محدود

    مقاله۲۰۲۳تحقيقات نوين در سيستم هاي قدرت هوشمندمحمد جعفری فر

    مولدهای فشرده سازی شار مارپیچی و مارپیچی دو طبقه در چند دهه اخیر به طور گسترده برای تولید پالسهای جریان بسیار قوی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفتهاند. به منظور طراحی دقیق و بهینه این نوع مولدها، نیاز به محاسبه پارامترهای الکتریکی آنها بر حسب زمان میباشد. از بین این پارامتره

  • مدل سازی دینامیکی ربات انعطاف پذیر با استفاده از روش المان محدود و کنترل مسیر بهینه آن

    مقالهعلوم و فناوری فضاییمحرم حبیب نژاد کورایم، مصطفی ناظمی زاده، حامد رحیمی نهوجی

    ربات های انعطاف پذیر به دلیل وزن کم و قابلیت مانور پذیری بالا، کاربردهای فراوانی در صنایع فضایی دارند. در حقیقت نسبت بالای ظرفیت حمل بار به وزن اینگونه ربات ها موجب برتری آنها نسبت به نوع صلبشان گردیده است. همچنین مصرف انرژی کمتر، داشتن عملگرهای کوچکتر و همچنین سرعت عملکرد بالاتر

  • مروری بر مدل سازی زانو با کاربرد روش المان محدود

    مقالهjournal of modern rehabilitationهادی راحمی، hadi rahemi phd student, department of biomedical physiology and kinesiology, simon fraser university, burnaby,دانشجوی دکتری دانشگاه سیمون فریزر، دپارتمان کیزیولوژی و بیومدیکال، بورنابی، کانادا سید کمال الدین مصطفوی، s.kamal mostafavi phd student, mechanical and materials engineering, university of western ontario, london, ontario, cدانشجوی دکتری دانشگاه وسترن اونتاریو، دپارتمان مهندسی مواد و مکانیک، لندن، اونتاریو، کانادا فاطمه اسفندیارپور، fateme esfandiarpour assistant professor, school of rehabilitation, jundishapour ahvaz university of medical science, ahvاستادیار دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، دانشکده توانبخشی ، اهواز، ایران محمد پرنیان پور

    زمینه و هدف: مفصل زانو به دلیل حرکات و بارهای زیادی که در طی انواع فعالیت های روزمره، شغلی و ورزشی بر آن تحمیل می شود، در معرض خطر بالای صدمات و دژنراسیون است. استئوآرتریت و آسیب های لیگامانی اغلب سبب بروز درد و کاهش سطح فعالیت های فرد می گردد که این امر خود هزینه های انسانی واقت

  • مدل سازی رفتار رشد حباب در سیستم فوم شدن ناپیوسته پلی استایرن/دی اکسیدکربن با روش المان محدود

    مقالهمهندسی مکانیک مدرسمصطفی صالحی، دانشگاه صنعتی سهند تبریز مهدی سلامی حسینی، عضو هیات علمی مصطفی رضائی، عضو هیات علمی - دانشگاه صنعتی سهند

    فوم های پلیمری موادی با ساختار سلولی هستند که از یک بستر پلیمری و تعداد زیادی سلول های گازی که در بستر پلیمری پخش شده اند، طی فرایند فوم شدن تشکیل یافته اند. در این مطالعه مرحله رشد حباب (پس از هسته گذاری) در فرایند فوم شدن پلی استایرن/دی اکسید کربن شبیه سازی شده و با نتایج تجربی

  • بررسی رفتار مکانیکی صفحات نانو گرافن کامل و یا با نقص ساختاری با استفاده از روش المان محدود مرزی مقیاس شده

    مقاله۲۰۱۸مهندسی مکانیک مدرسمهرداد هنرمند، مهران مرادی

    در این مقاله برای اولین بار با استفاده از روش نیمه تحلیلی المان محدود مرزی مقیاس شده ، صفحات نانو گرافن کامل و همچنین با نقص ساختاری شبیه سازی شده و رفتار مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. در این تحلیل، پیوند اتمی بین اتم های کربن با یک میله با سطح مقطع دایره‌ای مدل سازی و سپس روا