پديد آورنده :
صفاري، محمد مهدي
عنوان :
تحليل تنش نانوساختار شامل عيوب ساختاري برمبناي نظريه‌ي الاستيسيته‌ي غيرمحلي با كرنل دوفازي جبران‌كننده
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هجده، 98ص. : مصور، نمودار
توصيفگر ها :
الاستيسيته غيرمحلي انتگرالي , عيوب ساختاري , كرنل غيرمحلي , كرنل دوفازي جبران‌كننده , كرنل دوفازي جبرا‌ن‌شده , اثرات مرزي , طول مشخصه‌ي غيرمحلي , پارامتر فاز غيرمحلي
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/06/06
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/06/07
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، با استفاده از نظريه‌ي الاستيسيته‌ي غيرمحلي با بهره‌گيري از كرنل دوفازي جبران‌كننده به بررسي ميدان تنش يك نانوساختار شامل عيوب ساختاري به همراه كرنش غيرالاستيك غيرمتجانس با توزيع دايره‌اي شكل همگن در دوبعد در حالت كرنش صفحه‌اي پرداخته شده است. كرنلي جديد به‌منظور رفع مشكلات كرنل‌هاي پيشين به‌كار گرفته شده است. كرنل غيرمحلي جبران‌كننده با بهبود اثرات مرز، بازيابي كامل حالت محلي و ارضاي شرط بهنجار شدن برتري خود را نسبت به كرنل‌هاي پيشين ثابت كرده است. ابتدا به‌منظور حصول اطمينان از روش پياده‌سازي الاستيسيته غيرمحلي، مسائل يك‌بعدي و دوبعدي به همراه مراجع و اعتبارسنجي عددي آنها ارائه گرديده است. سپس به‌منظور حصول اطمينان از پاسخ‌هاي شبكه‌بندي اجزاي محدود، با بررسي‌هاي انجام شده شبكه اجزاي محدود مناسب انتخاب گرديده است. در ادامه، از نظريه‌ي الاستيسيته غيرمحلي با استفاده از كرنل‌دوفازي جبران‌كننده به بررسي مدل‌هاي شامل عيوب نانوحفره، آخال، نابه‌جايي و ترك پرداخته شده است. حل هر دو نوع معادلات الاستيسيته‌ي محلي و غيرمحلي انتگرالي و نيز كوپل كردن آنها با معادلات گينزبرگ-لاندا و كان- هيليارد در نرم‌افزار كامسول صورت گرفته است. نتايج تحليل ميدان تنش عيوب ذكر شده در نانوساختار، با استفاده از نظريه‌ي الاستيسيته‌ي محلي و الاستيسيته‌ي غيرمحلي با كرنل دوفازي جبران‌كننده و كرنل‌هاي پيشين مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج حاكي از آن است كه استفاده از نظريه‌ي الاستيسيته غيرمحلي در مسائل داراي عيوب ساختاري با كرنش‌هاي غيرالاستيك كوچك كارآمد مي‌باشد. الاستيسيته غيرمحلي انتگرالي در نقاطي كه داراي تمركز تنش شديد هستند نتايج قابل قبول‌تري نسبت به نظريه‌ي الاستيسيته محلي ارائه كرده است. همچنين اثر ضخامت صفحه رابط مرزي بين زمينه و عيوب بر عملكرد مدل انتگرالي بررسي گرديده است، نتايج حاكي از آن است كه افزايش اين ضخامت موجب بهبود عملكرد مدل محلي و به‌خصوص مدل انتگرالي مي‌گردد. عملكرد نظريه‌ي الاستيسته‌ي غيرمحلي وابسته به مقادير پارامتر فاز، پارامتر مشخصه غيرمحلي، ميزان تمركز تنش عيوب، ابعاد و تراكم عيوب ساختاري است و مي‌تواند روش كارآمدي در تحليل خواص نانوكامپوزيت‌ها و ساختار‌هاي شامل عيوب ساختاري باشد.
چكيده انگليسي :
The theory of non-local elasticity relates the stress at any point of the body as an integral relationship over the body domain with the strain of other points. In this research, a new kernel has been used to solve the problems of previous kernels. The compensating non-local kernel has proven its superiority over the previous kernels by improving the boundary effects, fully recovering the local state and satisfying the normalization condition. Using the theory of non-local elasticity with the use of two-phase compensating kernel, the stress field of a nanostructure composite caused by structural defects along with inhomogeneous inelastic strain with homogeneous circular distribution in two dimensions has been investigated. First, for verification of implementation non-local elasticity metod, one-dimensional and two-dimensional problems have been presented along with their references and numerical validation. Then, in order to resolve mesh independent solutions, the appropriate finite element mesh has been selected with the conducted investigations. After that, the theory of non-local elasticity has been discussed using compensating two phase kernels in examining models including nanovoids, inclusions, dislocations and cracks. In order to couple Ginzburg-Landau equations and Kahn-Hilliard equations with local elasticity and integral non-local elasticity equations, as well as using the nonlinear finite element method to solve phase field equations and mechanical equations, Comsol software has been used. The results indicate that the use of the theory of non-local elasticity in problems with structural defects with small inelastic strains will be efficient. Also, in places with strong stress concentration, integral non-local elasticity has provided more acceptable results than local elasticity theory. The effect of the interface width at the defect boundary is investigated. Increase interface also seeks the thickness of changes in material properties and inelastic strain at the boundary of defects with less calculation error and has reported more correct results. The non-local elastic theory depends on the phase parameter, the non-local characteristic parameter, the stress field around the analytical area, the radius of structural defects and the density of defects, and it can be an effective method in analyzing the properties of nanostructures including structural defects.
استاد راهنما :
مهدي جوان بخت , محمد سيلاني
استاد داور :
مهدي سلماني تهراني , مهران مرادي غريبوند
