Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Mohammad Mashayekhi
سعید ضیائی راد (استاد مشاور) محمد مشایخی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Shaarbaf
حسین شعرباف

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386
In this thesis, the plastic deformation of single crystal, polycrystal and two phase polycrystal materials was studied by a FEM model calculation, taking into account anisotropic elasticity and crystal plasticity. Crystal plasticity methods represent a mesoscale, or grain level. These models use constitutive equations to model the behavior of single crystals to formulate a macroscopic response from the individual crystal responses. They allow simulation of the slip system strain hardening and internal stress development within the aggregate. Crystal plasticity allows each grain to be discretized into numerous finite elements or each grain may be composed of a single finite element. Balance laws are calculated for each individual crystal and the solution of these equations is used to partition the total deformation between the crystals. Once the applied deformation is known for each crystal, the condition of the crystal is evolved by numerically integrating the constitutive equations. The anisotropic material behavior of each single crystal is taken into account at every point in the finite element model. A FORTRAN subroutine called UMAT has been written particularly for the finite element code ABAQUS as a "user-material" subroutine for the constitutive model of single crystals. When simulating alloys, one must determine how the properties of each phase combine to form the macroscopic properties of the material and the ways in which the individual properties of one phase change due to the presence of the other phase. The different deformation characteristics of the separate phases cause interaction stresses and strains between them. The relationship of the phases to one another and the interactions between the grains under deformation must be taken into account since the internal interfaces between the phases can influence damage and internal stresses during plastic deformation. A composition of soft CU phase and hard FE phase is used for two phase polycrystal simulation. At first each phase of iron and copper was simulated individually as a single crystal model to obtain the effect of the grain direction on the mechanical behavior of single crystals. Then we consider a single phase polycrystal that consist of about 500 grains with independent orientation for iron and copper separately. The results from the FEM model calculation were compared with experimental results. The last simulation is a two phase iron-copper polycrystal with the various weight percent for each phase and about 500 independent orientations. The stress vs. strain dependence as obtained from this FEM-model appears to be in good accordance with experimental results. Keywords: Crystal Plasticity; Single crystal; Two-phase polycrystal; FEM model
در این تحقیق مدل سازی رفتار پلاستیک مواد پلی کریستال و آلیاژهای دو فازی با استفاده از مدل کریستال پلاستیسیته به همراه آزمایش تجربی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در گام اول فرمول بندی الاستیک- پلاستیک مواد تک کریستال بر اساس مدل کریستال پلاستیسیته به همراه آلگوریتم حل آن ارائه شده است. در این آلگوریتم، بهنگام نمودن تنش ها و متغیرهای حالت وابسته در مدل کریستال پلاستیسیته صورت می گیرد. به منظور پیاده سازی این آلگوریتم، یک زیر برنامه بر اساس روش اجزای محدود برای شبیه سازی رفتار مواد تک کریستال به کار گرفته می شود. امتیاز اصلی این زیر برنامه، به کارگیری آن در نرم افزار ABAQUS و استفاده از دامنه وسیع المان ها، حل گرهای قوی و دیگر امکانات آن نرم افزار است. با بهره گیری روش سلول واحد، یک شبکه پلی کریستال تک فاز به صورت توده ای از گره های تک کریستالی با جهت گیری های متنوع، ایجاد شده و این شبکه به کمک آلگوریتم ارائه شده برای مواد تک کریستال، تحلیل می گردد. در ادامه، یک ماده پلی کریستال دوفازی با پخش تصادفی گره های فازی در سرتاسر توده پلی کریستال نیز شبیه سازی می شود. برای اعتبارسنجی روش به کار گرفته شده، آزمایش های تجربی متعددی بر روی مواد پلی کریستال انجام گرفته است که تطابق قابل قبولی بین نتایج تجربی با نتایج شبیه سازی ها وجود دارد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که مدل کریستال پلاستیسیته می تواند جهت شبیه سازی فرآیندهای مکانیکی همراه با تغییر شکل پلاستیک در مواد پلی کریستال به کار گرفته شود. کلمات کلیدی: 1- کریستال پلاستیسیته 2- تک کریستال 3- پلی کریستال دوفازی 4- مدل اجزای محدود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی