مدل سازي ميدان فاز استحاله¬هاي فازي مارتنزيتي دما و تنش القايي در ابعاد نانو بر پايه الاستيسيته غيرمحلي انتگرالي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

دكتري

تبديل فاز يا استحاله‌ي مارتنزيتي يك تبديل فاز مرتبه اول، همراه با تغيير مكان اتم‌ها نسبت به هم و بدون رخداد پديده نفوذ اتم‌ها درهم است كه نقش مهمي در ايجاد نانو و مايكروساختارها و خواص مكانيكي در بسياري از مواد نظير آلياژهاي هوشمند ايفا مي¬كند. در اين رساله، يك مدل ميدان فاز مبتني بر الاستيسيته غيرمحلي براي تحولات فاز مارتنزيتي تك و دو ورينته ناشي از تنش و حرارت در مقياس نانو ارائه شده است. علاوه بر كرنل¬هاي متداول در الاستيسيته غيرمحلي، كرنل جديدي بر مبناي كرنل¬هاي اصلاح شده و دوفازي ارائه مي¬گردد كه در مقايسه با كرنل¬هاي قبلي اثر مرزي را جبران مي¬كند. از روش المان محدود و كد نرم افزار كامسول براي حل معادلات كوپل الاستيسيته محلي/ غيرمحلي انتگرالي وسينتيك گينزبرگ-لاندا استفاده شده است. چندين مثال مهم تبديل فاز ارائه شده و نتايج الاستيسيته محلي و غيرمحلي با كرنل¬هاي مختلف مقايسه مي¬شوند. براي تك ورينت مارتنزيت در يك نمونه همگن تحت تنش يكنواخت، با در نظر گرفتن كشش سطحي كرنل دوفازي يك رشد ناهمگن غيرفيزيكي ظاهر مي¬شود. در مقابلكرنل دوفازي جبران شده و مدل محلي يك رشد همگن پيش بيني مي¬كند كه در آن هيچ صفحه مشترك فازي ظاهر نشده است. براي ايجاد صفحه مشترك مارتنزيت-مارتنزيت، همه مدل‌ها نتايج يكساني داشته، كه زاويه بين صفحات مارتنزيتي تطابق بسيار خوبي با شبيه‌سازي‌هاي ديناميك مولكولي و حل تحليلي دارد. براي رشد جوانه مارتنزيتي، يك تكامل مشابه براي مدل محلي و كرنل دوفازي جبران رخ مي¬دهد. به¬طور كلي، كرنل دوفازي جبران شده حداكثر تنش را بزرگتر از كرنل دوفازي و كمتر از مدل محلي نتيجه مي¬دهد. براي ايجاد ساختار دوقلوها، هر دو كرنل منجر به تعداد بيشتري از دوقلوها مي¬شوند زيرا تنش¬هاي كمتري را نسبت به مدل محلي ارائه و ساختارهاي دوقلوي آنها يكسان است و تحت تأثير اثر مرزي به دليل فاصله زياد قرار نمي¬گيرند. نسبت طول مشخصه به عرض صفحه مشترك مارتنزيت-مارتنزيت به¬عنوان يك پارامتر كليدي در حل ساختار دوقلوها تعيين شده است.كرنل دوفازي جبران¬ شده قابليت فائق آمدن برمسائل تقارن محوري را دارا مي¬باشد. براي تبديل فار دو ورينت مارتنزيتي در حضور ترك، علي‌رغم تكامل مشابه، كرنل دوفازي و مدل محلي به ترتيب سريع‌ترين و كندترين تبديل‌ها و همچنين كمترين و بيشترين غلظت تنش را در نوك ترك نشان مي‌دهند. نقش عمده مدل الاستيسيته غيرمحلي انتگرالي جديد در دو بخش سينتيك و مورفولوژي نانوساختارها و نيز اثر مرزيست كه در مدل¬هاي قبلي قابل توجيه نبوده است و امكان تحليل فيزيكي استحاله فازي مارتنزيتي و پديده¬هاي مشابه در مقياس نانو را فراهم مي¬كند.

225837

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان