Skip to main content
SUPERVISOR
Mahdi Javanbakht,Saeed ZeiaeiRad
مهدی جوان بخت (استاد راهنما) سعید ضیائی راد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Milad Ashourian jozdani
میلاد عشوریان جوزدانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Large Strain Based Nonlinear Finite Element modeling of single variant martensitic phase transformation in the presence of circular void
Martensitic phase transformation (PT) is a first-order, displacive and diffusionless PT which plays an important role in the formation of nano and microstructures and mechanical properties in many materials such as smart alloys. In this project, the coupled system of phase field and large strain based elasticity equations is solved using the nonlinear finite element method (NFEM) to simulate the single-variant martensitic PT in nanoparticles under different mechanical and thermal loadings in 2D and in the Cartesian coordinate. First, the NFEM, implementing both the explicit and implicit methods, was used to solve the time dependent phase field or Ginzburg-Landau (GL) equation without mechanics. The numerical procedure and the self-developed code were verified using the exisiting analytical solutions. Next, the large strain based stationary elasticity equations were solved using the NFEM and the developed code was verified by comparing the results obtained form the code and those from Abaqus, Ansys and Comsol codes. The equilibrium equation was satisfied using the principle of virtual work based on both the total and updated Lagrangean descriptions. Finally, the GL and the large strain based elasticity equations were coupled through the elastic energy and the transformation strain tensor and were solved using the NFEM based on both the explicit and implicit methods and both the the total and updated Lagrangean descriptions. Several examples of the cubic to tetragonal PT in NiAl were simulated and the results were compared with those from the Comsol code. Due to the importance of structural defects and in particular, voids, in kinetics, thermodynamics and nanostructure, and the complication of their analysis, and also to illustrate the ability of developed codes, examples of martensitic PTs in a sample with a single hole with different sizes were solved. Also, various phase field boundary conditions such as variable surface energy, isolated boundary and constant phase were applied and the results were compared. Keywords: Phase field, Martensitic phase transformation, Nano dimensions, Nonlinear finite element, Large strains
تبدیل فاز یا استحاله‌ی مارتنزیتی یک تبدیل فاز مرتبه اول، همراه با تغییر مکان اتم‌ها نسبت به هم و بدون رخداد پدیده نفوذ اتم‌ها در هم است که نقش مهمی در ایجاد نانو و مایکروساختارها و خواص مکانیکی در بسیاری از مواد نظیر آلیاژهای هوشمند ایفا می‌کند. دراین پروژه معادلات کوپل الاستیسیته بر پایه کرنش های بزرگ میدان فاز غیر خطی برای بررسی تبدیل فاز مارتنزیتی تک ورینته در نانو ذرات تحت بار گذاری های مختلف مکانیکی و حرارتی در دو بعد و در فضای کارتزین شبیه سازی شده است. در ابتدا روش المان محدود غیرخطی برای حل معادلات الاستیسیته بر پایه کرنش های بزرگ از یک سو و نیز روش المان محدود غیرخطی متغیر با زمان برای حل معادلات غیرخطی میدان فاز از سوی دیگر پیاده سازی، و صحت معادلات و روش عددی برای هر قسمت بررسی گردیدند. در ادامه، معادلات الاستیسیته و میدان فاز غیر خطی با یکدیگرکوپل شده و این معادلات با ترکیب کدهای المان محدود تولید شده بالا حل شده‌اند. شبیه سازی‌های موجود برای مسائل کرنش صفحه‌ای و تک ورینت مارتنزیتی به کارگرفته شده است. در پایان به دلیل اهمیت عیوب ساختاری و بخصوص حفره در تعیین سینتیک، ترمودینامیک و نانو ساختار مواد و پیچیدگی تحلیل استحاله مارتنزیتی در حضور آن ها و به منظور نشان دادن توانایی کد های تولید شده، مثال‌هایی برای تبدیل فازهای مکعبی به مکعب مستطیل در آلیاژ iAl در ابعاد نانو و در حضور حفره دایروی مورد بررسی قرارگرفته که از آن جمله می‌توان به ایجاد و انتشار صفحه مشترک تک بعدی آستنیت-مارتنزیت، رشد جوانه و نانوساختار مارتنزیت و هم چنین تبدیل فاز معکوس تحت دما، تنش و بارگذاری ترکیبی دما و تنش اشاره نمود. کدهای تولید شده ابزاری پایه‌ای و مناسب هستند که با پیشرفت دادن آنها امکان تحلیل مسائل گوناگون با ابعاد بزرگتر، تعداد ورینت بیشتر، و با شرایط بارگذاری گوناگون در مقایسه با کد های موجود فراهم می‌گردد. کلمات کلیدی: میدان فاز، تبدیل فاز (استحاله) مارتنزیتی، ابعاد نانو، المان محدود غیرخطی ،کرنش های بزرگ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی