Skip to main content
SUPERVISOR
Mostafa Jamshidian,Mohammad Silani
مصطفی جمشیدیان (استاد راهنما) محمد سیلانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Akbaran
سعید اکبران

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Investigation of RVE Size and Boundary Condition Effects in 2D Phase Field Modeling of Normal Grain Growth in Polycrystalline Metals
In the macro scale level, a material point has its microstructure with many different orientations and grains in the mesoscale level. Material points respond to stimulus such as temperature and stress by changing their microstructure and topology in order to reach the minimum level of total energy. Grain growth caused by grain boundary migration is one of the responses. Nowadays prediction and control of the microstructure of materials are the main parts of developing advanced materials. The phase field method has become one of the most powerful methods for simulating material phenomena including grain growth. Grain growth can occur for many reasons, but normal grain growth occurs without any external stimulus and it occurs with the grain boundary migration to reduce grain boundary surfaces and consequently reduce grain boundary energy. Because of the high computational costs of simulating microstructural evolution, a representative volume element is considered as the representative of the whole domain. RVE size and boundary conditions have significant influences on the results of simulations. The purpose of this study is to investigate these influences based on the phase field method for normal grain growth. Several simulations considering both size and different boundary conditions including periodic, symmetry and microhard were performed for a polycrystalline metal and the optimum size for each boundary condition is obtained. Keywords: Simulation, Microstructure, Phase field, Grains, Grain Boundary, Grain growth, Polycrystalline metal
وقتی سخن از یک نقطه مادی در مقیاس ماکرو می شود، ریزساختار آن نقطه که در حقیقت شامل دامنه وسیعی از دانه بندی و جهت گیریهای متفاوت بلورهاست، خواص ماده را تعیین می کند. تحت تأثیر عواملی مانند تنش یا حرارت، تغییر مرز این دانه ها باعث پاسخ متفاوت ماده نسبت به عامل محرک در طول زمان میشود. رشد دانه طبیعی یا نرمال با حرکت مرزدانه ها به منظور کاهش سطح مرزدانه و در نتیجه کاهش انرژی مرزدانه رخ می دهد. پیش بینی این رفتار امروزه اهمیت ویژه ای یافته است. به دلیل هزینه محاسبات زیاد، یک حجمک نماینده از دامنه مورد بررسی انتخاب شده به طوری که رفتار این حجمک نماینده معرف رفتار دامنه مورد بررسی باشد. اندازه این حجمک و هم چنین شرایط مرزی اعمالی به آن در نتایج به دست آمده تأثیر قابل توجهی دارد. در این پروژه، هدف اصلی، یافتن تأثیر اندازه حجمک نماینده و هم چنین شرایط مرزی، از بین سه شرط متناوب، متقارن و ریزسخت بر همگرایی و نتایج به دست آمده در مدل میدان برای رشد دانه نرمال است. بدین صورت که برای یک فلز چند بلوری، اندازه حجمک نماینده را در محدوده 50 تا 1000 میکرون تغییر داده و با سه شرط مرزی مذکور رشد دانه پیش بینی خواهد شد و اندازه بهینه حجمک نماینده و اثرات شرایط مرزی متفاوت مشخص شده است. بر اساس نتایج به دست آمده برای شرط مرزی متناوب و متقارن اندازه شبکه 200 میکرون به نتایج مشابهی با اندازه شبکه های بزرگ می انجامد ولی در مورد شرط مرزی ریزسخت این اندازه به 500 میکرون می رسد. کلمات کلیدی: شبیه سازی، ریزساختار،پلی کریستال، دانه بندی، مرزدانه،رشد دانه، میدان فاز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی