توصيفگر ها :
نانوحفره , روش ميدان فاز , مدول يانگ , ضرايب انرژي , كرنش حرارتي , كامسول
چكيده فارسي :
حفره‌ها به‌عنوان يكي از مرسوم‌ترين و مهم‌ترين عيوب و به‌صورت ميدان‌هاي محلي ناهمگن، نقش ويژه‌اي در تغييرات ساختاري و چگونگي ايجاد نانو و ميكروساختارها و در نتيجه تعيين خواص ماده ايفا مي‌نمايند. از سوي ديگر رفتار نانوحفره‌ها شامل پيدايش، رشد و حركت، متاثر از عيوب ديگر و نيز تغييرات ساختاري ماده است. در مطالعه‌ي حاضر، اثر وابستگي مدول يانگ و ضرايب انرژي به دما و نيز اثر كرنش حرارتي بر رشد نانوحفره‌ها با استفاده از روش ميدان فاز كوپل‌شده با معادلات الاستيسيته مورد بررسي قرار گرفت. وابستگي مدول يانگ بر اساس نتايج تجربي موجود استخراج گرديد. هم‌چنين وابستگي ضرايب انرژي نيز بر اساس روابط ترموديناميكي موجود تعريف شده‌است. به‌عنوان نوآوري علاوه بر نظريه ارائه شده، مدول يانگ و كرنش حرارتي و انرژي تشكيل حفره وابسته به غلظت حفره در نظر گرفته شده‌است. در ادامه، اثر هر يك از پارامترهاي ذكرشده در مسائل مختلف با شرايط مرزي و شرايط اوليه متفاوت از جمله نمونه با شرط اوليه‌ي حفره‌ي از پيش تعريف‌شده، نمونه با شرط اوليه‌ي تصادفي و نمونه با شرايط مرزي تناوبي و غيرتناوبي بررسي گرديد. به‌علاوه اثر كرنش غيرمحلي آخال به عنوان يك پارامتر تاثيرگذار مورد بررسي و تحليل قرار گرفت و نتايج آن استخراج گرديد. مدل‌سازي عددي با استفاده از روش اجزاي محدود و با استفاده از نرم‌افزاركامسول انجام پذيرفته است. از نتايج مهم مي‌توان به آن اشاره كرد كه وابستگي مدول يانگ و ضرايب انرژي به دما در بيشتر دماها اثر قابل توجهي در رشد حفره از خود نشان نداد. از طرفي ديگر، اين وابستگي اثر خود را در توزيع تنش يا همان ميدان تنش به‌خوبي نشان داده و مشاهده گرديد كه با تغيير دما نحوه‌ي توزيع تنش تغيير يافته‌است. هم‌چنين مشاهده شد كه با وجود آخال حفره‌ها به يك‌ديگر پيوسته و در نتيجه‌ي آن برهم‌كنش نانوحفره‌ها اتفاق مي‌افتد.
چكيده انگليسي :
Voids, as one of the most common and important defects and in the form of local heterogeneous fields, play a special role in structural changes and how to create nano and microstructures and, as a result, determine the properties of the material. On the other hand, the behavior of nanovoids, including the formation, growth, and movement, is affected by other defects as well as the structural changes of the material. In the present study, the effect of dependence of Young's modulus and energy coefficients on temperature as well as the effect of thermal strain on the growth of nanovoids was investigated using the phase field approach coupled with elasticity equations. The dependence of Young's modulus was extracted based on the available experimental results. Also, the dependence of energy coefficients is defined based on addition to the presented theory, Young's modulus and thermal strain and void formation energy dependent on void concentration are considered. In the following, the effect of existing thermodynamic relationships. As an innovation, in each of the mentioned parameters was investigated in different problems with different boundary conditions and initial conditions, including the sample with the predefined void initial condition, the sample with the random initial condition, and the sample with periodic and non-periodic boundary conditions. In addition, the effect of the non-local strain of inclusions as an effective parameter was investigated and analyzed and its results were extracted. Numerical modeling has been done using the finite element method and Comsol software. Among the important results, it can be mentioned that the dependence of Young's modulus and energy coefficients on temperature did not show a significant effect on void growth at most temperatures. On the other hand, this dependence has shown its effect on the stress distribution or the stress field, and it was observed that the way of stress distribution has changed with the temperature change. It was also observed that despite the presence of inclusions, the voids are connected to each other and as a result, the interaction of the nanovoids occurs.
