پديد آورنده :
فلاح نژاد، عليرضا
عنوان :
تحليل دوبعدي رشد مارتنزيت القاشده توسط نانو حفره با در نظر گرفتن تنش‌هاي غيرالاستيك صفحه مشترك فازي و سطح نانوحفره بر مبناي روش ميدان فاز
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 75ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مهدي جوانبخت
توصيفگر ها :
رويكرد ميدان فاز , تنش سطحي غيرالاستيك نانوحفره , تنش غيرالاستيك صفحه‌ي مشترك آستنيت-مارتنزيت , استحاله‌ي فاز وابسته به غلظت حفره , نرخ استحاله
استاد داور :
مصطفي جمشيديان، مهدي سلماني تهراني
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/08/07
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/08/11
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، تاثير تنش سطحي غيرالاستيك نانوحفره و تنش غيرالاستيك صفحه‌ي مشترك آستنيت-مارتنزيت بر روند رشد مارتنزيتي در سطح نانوحفره بررسي مي‌شود. تنش غيرالاستيك صفحه‌ي مشترك استحاله، تنشي ناشي از انرژي صفحه‌ي مشترك آستنيت-مارتنزيت است. با استفاده از روش ميدان فاز، در ابتدا، معادلات جفت‌شده‌ي كان-هيليارد و الاستيسيته، كه شامل تنش سطحي حفره هستند، به منظور ايجاد نانوحفره‌اي با اندازه‌ي دلخواه حل مي‌شود. معادله‌ي كان-هيليارد بر اساس انرژي‌هاي آزاد شيميايي، الاستيك و گراديان در نظر گرفته مي‌شود. سپس، معادلات جفت‌شده‌ي گينزبرگ-لاندا و الاستيسيته، كه شامل هر دو تنش سطحي حفره و تنش صفحه‌ي مشترك استحاله هستند، به منظور شبيه‌سازي تحولات نانوساختار مارتنزيتي در حضور نانوحفره حل مي‌شود. در شبيه‌سازي‌ها از اندازه، صخامت و توزيع‌هاي متفاوتي براي نانوحفره استفاده مي‌شود و در واقع شرايط اوليه‌ي متفاوتي در شبيه‌سازي‌هاي حفره لحاظ مي‌شود. ضمنا، در معادله‌ي گينزبرگ-لاندا از بخش‌هاي گرمايي، الاستيك، بلوري و گراديان انرژي آزاد استفاده مي‌شود. تمامي مثال‌ها به‌صورت دو بعدي و بر مبناي كرنش-صفحه‌اي حل مي‌شوند. ضمن اين كه، از روش اجزاي محدود به وسيله‌ي نرم‌افزار كامسول براي حل مجموعه‌ي معادلات استفاده مي‌شود. حل عددي بر اساس منحني غلظت حفره و هم‌چنين منحني پارامتر مشخصه‌ي استحاله و با مقايسه با حل تحليلي صحت‌سنجي مي‌شود. در پژوهش‌هاي گذشته، ضريب سينتيك استحاله در تمام ناحيه‌ي نمونه ثابت فرض مي‌شد كه در نتيجه، استحاله درون نانوحفره، كه عملا از گاز تشكيل شده است، ادامه پيدا مي‌كرد. اين موضوع از نظر فيزيكي امكان‌پذير نيست. براي برطرف كردن اين اشكال، در اين پژوهش، ضريب سينتيك استحاله كه وابسته به غلظت حفره است معرفي مي‌شود كه روند غيرفيزيكي استحاله در درون نانوحفره را حذف مي‌كند؛ و در نتيجه، در مقايسه با ضريب ثابت سينتيك استحاله، بيان‌گر نرخ كوچك‌تري از استحاله است. مشخص مي‌شود كه نانوحفره ظاهر و ريخت‌شناسي استحاله را تغيير و نرخ استحاله را كاهش مي‌دهد. هر دو تنش سطحي حفره و تنش غيرالاستيك صفحه‌ي مشترك استحاله، نرخ و هم‌چنين سرعت صفحه‌ي مشترك استحاله را كاهش مي‌دهند. ميزان اين تاثيرگذاري به شدت وابسته به شرايط اوليه و مرزي نمونه است. تاثير تنش صفحه‌ي مشترك استحاله بر توزيع و مقادير تنش كل در حضور نانوحفره چشم‌گيرتر است. با اين وجود، كشش غيرالاستيك سطحي حفره عملا هيچ اثري بر تنش بحراني استحاله براي دماهاي مختلف ندارد. به علاوه، اثر ضريب انرژي گراديان بر دماي بحراني رشد استحاله با هر دو تنش سطحي حفره و تنش صفحه‌ي مشترك استحاله مورد بررسي قرار مي‌گيرد كه مشخص مي‌شود اين تنش‌ها نيز تاثير چنداني بر دماي بحراني استحاله نمي‌گذارند.
چكيده انگليسي :
In this study, the effect of both the nanovoid inelastic surface stress σ_ST^V and the austenite (A)-martensite (M) interface inelastic stress σ_ST^PT on the martensitic growth at the nanovoid surface is investigated. Within the phase field approach (PFA), first, the coupled Cahn-Hilliard and elasticity equations including σ_ST^V are solved to generate a nanovoid with the desired size. Then, the coupled Ginzburg-Landau and elasticity equations including both σ_ST^PT and σ_ST^V are solved to capture the evolution of the martensitic nanostructure in the presence of the nanovoid. A nanovoid concentration dependent PT kinetic coefficient is also introduced which removes the unphysical transformation progress inside the nanovoid region of the previous works and consequently, represents a lower transformation rate compared to when a constant PT kinetic coefficient is used. The FEM via COMSOL code are used to solve the system of equations and the numerical procedure is verified based on the nanovoid concentration and the phase transformation (PT) order parameter profiles. It is found that the nanovoid changes the PT morphology and decreases the transformation rate. Both σ_ST^PT and σ_ST^V decrease the transformation rate and the interface velocity which amount crucially depends on the initial and boundary conditions. The effect of σ_ST^PT on the total stress distribution and values is more pronounced in the presence of the nanovoid. Nevertheless, the nanovoid inelastic surface stress σ_ST^V shows no practical effect on the PT critical stress for different temperatures. The effect of the gradient energy coefficient on the PT critical temperature is also studied with both σ_ST^PT and σ_ST^V which shows these stresses also show no practical effect on the PT critical temperature.
استاد راهنما :
مهدي جوانبخت
استاد داور :
مصطفي جمشيديان، مهدي سلماني تهراني
