Skip to main content
SUPERVISOR
Mostafa Jamshidian,Mohammad Silani,Mohammad Mashayekhi
مصطفی جمشیدیان (استاد راهنما) محمد سیلانی (استاد راهنما) محمد مشایخی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Sajjad Ghaffari Rad
محمدسجاد غفاری راد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Investigation of RVE Size and Boundary Condition Effects in Phase Field Modeling of Stressed Grain Growth in Polycrystalline Metals
In a macro-scale material point, the microstructure, with ranging grain configurations and crystal orientations, govern material properties. Under stress, heat, or boundary shifts, the grains produce various material responses against these factors over time. Due to computational cost considerations, a representative volume element (RVE) is often selected from the domain to represent the entire domain in its behavior. The size of the element and its boundary conditions are much significant in the outcome. The main goal of this study is to reveal the effects of the size of the RVE and boundary conditions namely periodic, symmetry and micro hard on convergence and the results of a 2D phase-field model with stressed grain growth. For this purpose, the size of the RVE in a polycrystalline metal was adjusted in the 50–1000 ?m range, investigating grain growth under the explained boundary conditions with an elastic strain applied in uniaxial tension to find the optimal RVE size. Based on simulation results and their comparison with analytical results, the optimal RVE size was found to be 300 µm under the periodic boundary condition, 500 µm under symmetry boundary condition and 700 µm under micro hard for stressed grain growth. Based on the results obtained and compared with microstructures it can be noted that periodic and symmetry boundary conditions are more ideal for grain growth than micro hard boundary condition. Keywords: RVE, Polycrystalline, Boundary condition, Grain Growth, Phase Field
هنگامی که از یک نقطه مادی در مقیاس ماکرو صحبت می‌شود، خواص آن ماده توسط ریزساختار آن که شامل دامنه وسیعی از دانه بندی و جهت‌گیری متفاوت بلورهاست تعیین می‌شود. حرکت مرزدانه‌ها تحت تاثیر عواملی مانند حرارت یا تنش باعث پاسخ متفاوت ماده نسبت به عامل محرک در طول زمان حل می‌شود. یک حجمک نماینده از نقطه مادی به دلیل هزینه محاسبات زیاد، انتخاب شده به طوری که رفتار این حجمک نماینده، بیانگر رفتار نقطه مادی باشد. اندازه این حجمک نماینده و هم چنین شرایط مرزی اعمال شده به آن در نتایج به دست آمده تأثیر قابل توجهی دارد. در این پروژه، هدف اصلی، یافتن اندازه بهینه حجمک نماینده و هم چنین بررسی تفاوت ریزساختار در شرایط مرزی مختلف، از بین سه شرط متناوب، متقارن و ریزسخت بر همگرایی نمودارهای قطر متوسط دانه و تعداد دانه نرمال در مدل میدان فاز برای رشد تنش القایی دانه در حالت دو بعدی است. بدین صورت که برای فلز چند بلوری مس، اندازه حجمک نماینده را در محدوده 50 تا 1000 میکرون با اندازه قطر متوسط اولیه 20 میکرون تغییر داده و با سه شرط مرزی مذکور رشد دانه همراه با اعمال کرنش الاستیک در حالت کشش ساده و با روش حل گسسته سازی اویلر پیشرو بررسی شده است و اندازه بهینه حجمک نماینده و اثرات شرایط مرزی متفاوت مشخص شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از طریق شبیه‌سازی و مقایسه آن‌ها با نتایج تحلیلی می‌توان متوجه شد که برای شرط مرزی متناوب شبکه 300 میکرون و برای شرط مرزی متقارن شبکه 500 میکرون و برای شرط مرزی ریز سخت شبکه 700 میکرون اندازه‌های بهینه هستند. براساس نتایج به دست آمده و مقایسه ریزساختارها می‌توان گفت که شرایط مرزی متناوب و متقارن نسبت به شرط مرزی ریز سخت، منطقی‌تر و ایده ال‌تر برای بررسی رشد دانه می‌باشند. کلمات کلیدی: حجمک نماینده، چند بلوری، شرایط مرزی، رشد دانه، میدان فاز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی