پديد آورنده :
نصر آزاداني , علي
عنوان :
مدلسازي رشد دانه تحت گراديانهاي حرارتي به روش ميدان فاز
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 76ص : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
ريزساختار , ميدان فاز , ميدان حرارتي , دانه , رشد دانه , تحرك مرزدانه
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/02/02
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/02/03
چكيده فارسي :
مطالعه ريزساختار مواد بهدليل وابستگي خواص ماده به آن، از دهههاي گذشته همواره از اهميت بالايي برخوردار بوده است. رشد دانه طبيعي يا نرمال با حركت مرزدانهها بهمنظور كاهش سطح مرزدانه و در نتيجه كاهش انرژي مرزدانهها صورت ميگيرد. رشد دانه ميتواند تحت تاثير عوامل مختلفي از جمله تغييرات دما باشد. هدف از اين پژوهش، مدلسازي رشد دانه تحت گراديانهاي حرارتي ميباشد. بهمنظور دستيابي به اين هدف از روش ميدان فاز استفاده شده است. ابتدا ميدان حرارتي در يك فرايند ساخت افزودني ذوب انتخابي ليزري براي فولاد زنگ نزن 316 L به كمك زبان برنامهنويسي متلب پيادهسازي شده است و توزيع دما در حالت دوبعدي در يك صفحه استخراج شده است. منظور از اين صفحه، صفحهاي است كه يك بعد آن در راستاي حركت ليزر و بعد ديگر در راستاي ضخامت ماده ميباشد. سپس سه نقطه در عمقهاي 250، 500 و 750 ميكرومتر و در وسط هندسه انتخاب ميشود و تغييرات دماي آنها در طول زمان حل بهدست ميآيد. دادههاي دما در هر گام حل به عنوان ورودي به شبيهسازي ميدان فاز استفاده ميشود. بهجهت كوپل كردن مكاني شبيهسازي ميدان حرارتي و ميدان فاز از يك رويكرد چندمقياسي استفاده شده است. بهگونهاي كه يك حجمك نماينده تصادفي با طول مشخصه 200 ميكرومتر به نقاط مادي كه تغييرات دماي آنها در طول زمان استخراج شده است، اختصاص داده ميشود. سپس شبيهسازي ميدان فاز براي سه حجمك نماينده در عمقهاي تعيين شده انجام ميشود و رشد دانه و حركت مرزدانهها در اين سه حجمك نماينده با يكديگر مقايسه ميشود. نتايج حاصل از شبيهسازي نشان ميدهد در حجمك نماينده در عمق 250 ميكرومتر كه دماي بيشتري را تجربه كرده است، در انتهاي حل، اندازه متوسط دانه نيز بيشتر است زيرا تحرك مرزدانهها نيز بيشتر است. در نتيجه نرخ رشد دانه يا بهعبارتي درشت شدن دانه بيشتر ميباشد.
چكيده انگليسي :
The study of material microstructures has always been of great importance since changes in microstructure lead to alterations in material properties. Normal or natural grain growth occurs as a result of grain boundary movement, aimed at reducing the grain boundary area and consequently minimizing grain boundary energy. Grain growth can be influenced by various factors, including temperature variations. The objective of this research is to model grain growth under thermal gradients. To achieve this, the phase field method was employed. Initially, the thermal field in a selective laser melting (SLM) process for 316L stainless steel was implemented using MATLAB, and the temperature distribution in a two-dimensional plane was extracted. This plane refers to a cross-section where one axis corresponds to the laser movement direction and the other corresponds to the material thickness. Next, three points at depths of 250, 500, and 750 micrometers at the center of the geometry were selected, and the temperature variations at these points were computed over time. The temperature data at each time step were then used as input for the phase field simulation. To spatially couple the thermal field and phase field simulations, a multiscale approach was employed. In this approach, a random representative volume element (RVE) with a characteristic length of 200 micrometers was assigned to material points with temperature variations obtained over time. Phase field simulations were then conducted for three RVEs at the specified depths, and grain growth and grain boundary movement within these RVEs were compared. The simulation results show that in the RVE at a depth of 250 micrometers, which experienced higher temperatures, the average grain size at the end of the simulation is also larger due to increased grain boundary mobility. Consequently, the grain growth rate, or in other words, the coarsening of grains, is higher.
استاد راهنما :
حسين جعفرزاده , مصطفي جمشيديان
استاد داور :
مهدي جوان بخت , محمدرضا فروزان
