بررسي فيزيكي تنش هاي پسماند در قطعات فلزي

كارشناسي ارشد

براي فهميدن رفتار مواد، تطبيق اصول فيزيك كلاسيكي و كوانتومي در تشريح شبيه سازي هاي مكانيك كوانتومي و ديناميك مولكولي از اهميت زيادي برخوردار است. تنش مفهوم مهمي در توصيف رفتار مكانيكي ساختار حالت جامد مي باشد. تنش¬هاي پسماند آن دسته از تنش هايي هستند كه در جسم پس از برداشتن عامل نيروي خارجي (عمدتا در حين ساخت قطعات صنعتي) همچنان در جسم باقي مي مانند. اينگونه تنش ها مي¬توانند كاركرد قطعه (سازه) را بشدت متاثر كرده و بعضا منجر به از كار افتادگي زود هنگام قطعه شوند. تنش هاي مكانيكي با دو رويكرد كلاسيكي و كوانتومي بدست مي آيند. در رويكرد كلاسيكي، تنش در سيستم هايي با ابعاد ماكروسكوپي از مكانيك پيوسته و ديناميك مولكولي بدست مي آيد. در رويكرد كوانتومي، تنش در سيستمي از ذرات شامل الكترون ها و هسته ها محاسبه مي گردد. هدف از انجام اين پروژه بررسي امكان توسعه يك روش غير مخرب جهت اندازه گيري تنش هاي پسماند در عمق قطعات صنعتي مي باشد. در اين ارتباط اختلالات فيزيكي در مقياس اتمي كه در ارتباط با بروز تنش پسماند در جسم بوجود مي آيد، مورد بررسي قرار گرفته تا يك پارامتر فيزيكي كه بطور قابل محسوسي متاثر از تنش پسماند مي شود شناسائي شود. از نظريه تابعي چگالي (DFT) جهت اين منظور استفاده شده است. با استفاده از كد محاسباتي سيستا نمونه هايي از نانوساختارهاي آلومينيوم با ابعاد مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. اين نمونه ها تحت كرنش با مقادير متفاوت قرار گرفته و تاثير كرنش بر چندين پارامتر فيزيكي ازجمله انرژي كرنشي مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين نمونه هايي از آلياژ آلومينيوم تهيه شده و از طريق بارگذاري مكانيكي، در آنها تنش پسماند ايجاد و اندازه گيري شده است. در اين ارتباط، با مطالعه منابع علمي، قابليت امواج ليزر جهت اندازه گيري اختلال ناشي از تنش پسماند در عمق جسم مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج پژوهش مويد آن است كه مي توان از انرژي كرنشي به عنوان يك پارامتر حساس به تنش هاي پسماند استفاده نمود. كرنش اعمالي به جسم منجر به تغييرات در انرژي كرنشي و فاصله هاي اتمي مي شود. با اندازه گيري فاصله اتمي در مناطق متاثر از تنش پسماند مي توان توزيع و بزرگي تنش هاي پسماند را بدست آورد. واژه‌هاي كليدي: تنش هاي پسماند، نظريه تابعي چگالي (DFT)، نانوساختارهاي آلومينيم، انرژي كرنشي.

190818

دانشگاه علم و صنعت ايران

حالت جامد

دكتر مهدي افشار - دكتر ايرج ستاري فر