Skip to main content
SUPERVISOR
Saleh Akbarzadeh,Mohammad Silani
صالح اکبرزاده (استاد راهنما) محمد سیلانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Javad Rabiei Faradonbeh
محمدجواد ربیعی فرادنبه

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Modeling the effect of thin film’s surface roughness on nanoindentation test using machine learning methods
Nanoindentation test is one of the most common tests to measure the mechanical properties of materials, especially macrocomposites, which have been used since the mid-1970s. This test was carried out by a device of the same name that during this test, the tip-shaped of the device penetrates on the surface of the specimen to a size of a few nanometers, and the force-displacement curve is obtained as a direct output from this test. By postprocessing analyzes on this graph, properties such as the stiffness and hardness of the specimen are achieved. Due to the fact that the indentation of the tip is about a few nanometers in size, the roughness of the surface of the test piece affects the results of this test. This claim is readily apparent by experiments performed on different parts with different surface roughnesses. Access to this device, as well as performing this test in special circumstances, such as high-temperature nanoindentation test, is one of the instrumental limitations of this test. Also, the production of samples that have coatings is also due to the availability of the required devices, a timely process to achieve the desired mechanical properties for the user. In this study, the first issue is defining this test with a simulation model in Abaqus CAE, whose validity was proved by experimental tests. In the next step, the validity of the model obtained on the coating materials was verified. Although this simulation has taken an effective step in speeding up this process, as well as the ability to carry out this test on a wide range of materials defined by the user, this study attempts to even allow the user to not to perform simulations and also let the user to achieved the parameters like stiffness and surface hardness in a fraction of a second. This part of the research is carried out by the machine learning process. Due to the wide variety of base materials and various coatings that exist, it has been attempted, because of the conventional use of steel in the industry, the specimens like steel base materials with commercial coatings become the purpose of this research is to continue the process by using machine learning process. After all this, for achieving to the parameters like stiffness and surface hardness, The user even does not need to simulate this test on steel base materials with conventional industrial coatings, and only uses the properties that are defined to machine learning process input, and get stiffness and hardness values in fractions of a second to desired surface. Keywords Nanoindentation, Surface roughness, Coating, Stiffness, Hardness, Machine learning, High-temperature nanoindentatio
آزمون نانو فرورفتگی ازجمله آزمون‌هایی است که از اواسط دهه ???? برای سنجش خواص مکانیکی مواد به‌خصوص ماکرو کامپوزیت‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد. این آزمون با استفاده از دستگاهی با همین نام انجام‌گرفته که طی این فرآیند، نوک سوزنی شکل تعبیه‌شده در دستگاه با قطعه موردنظر برخورد کرده و نمودار نیروی عکس‌العمل برحسب مقدار فرورفتگی به‌طور مستقیم در طی این فرآیند به دست می‌آید و با تحلیل این نمودار، خواصی ازجمله سفتی و سختی قطعه موردنظر به دست می‌آید. با توجه به اینکه عمق فرورفتگی نوک سوزنی شکل بر روی قطعه در حد چند نانومتر می‌باشد، زبری سطح قطعه مورد آزمایش، بر روی نتایج این آزمون تأثیرگذار است. این ادعا توسط آزمایش‌های تجربی که بر روی قطعات مختلف با زبری‌های سطح گوناگون انجام‌شده است، قابل‌مشاهده می‌باشد. از طرفی انجام این آزمون در شرایط خاص ازجمله نانو فرورفتگی داغ که در آن عموماً دمای قطعه مورد آزمایش تا بالای ??? درجه سلسیوس گرم می‌شود، ازنظر نبود امکانات لازم و حتی امکان ایجاد خسارت به دلیل آسیب رسیدن به قطعات دستگاه نانو فرورفتگی ازجمله نوک سوزنی شکل دستگاه، هزینه‌های بالایی برای انجام این آزمون را در بردارد. علاوه بر موارد ذکرشده، ساخت قطعه‌ای که ازنظر خواص مکانیکی موردنظر کاربر باشد نیز نیاز به ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی در تعداد بالا دارد که همچنان با محدودیت‌هایی که ذکر شد نیز مواجه است. در این پژوهش ابتدا با استفاده از شبیه‌سازی و بررسی نتایج به‌دست‌آمده با آزمایش‌های تجربی به مدلی قابل‌اطمینان از این آزمون دست‌یافته که کاربر را برای دستیابی به خواص موردنظر از انجام آزمون‌های تجربی (با توجه به محدودیت‌هایی که ذکر شد) بی‌نیاز کرده است. با توجه به اینکه شبیه‌سازی گام مؤثری در بی‌نیاز کردن کاربر از انجام آزمون‌های تجربی برداشته، تنها به این قابلیت نیز اکتفا نکرده و با استفاده از فرآیند یادگیری ماشینی سعی بر آن شده است که کاربر حتی از انجام فرآیندهای شبیه‌سازی نیز بی‌نیاز گردیده و به خواص مطلوب خود با دقت مناسب و سرعت فوق‌العاده بالادست پیدا کند. با توجه به گسترده بودن طیف وسیعی از مواد موجود، این قسمت از پژوهش بر روی مواد پایه فولادی با پوشش‌های صنعتی مرسوم انجام‌گرفته است که نتایج به‌دست‌آمده نشان از عملکرد خوب فرآیند یادگیری ماشینی در پیش‌بینی خواصی ازجمله سفتی و سختی نمونه‌های موردنظر را دارد. با استفاده از این فرآیند حتی به شبیه‌سازی (که مزیت‌های آن اشاره شد) نیز نیازی نمی‌باشد و کاربر به‌سادگی هرچه‌تمام‌تر با توجه به پارامترهای ورودی که در این پژوهش به آن‌ها اشاره‌شده است به خواص سفتی و سختی نمونه موردنظر دست پیدا می‌کند. کلمات کلیدی: آزمون نانو فرورفتگی، زبری سطح، پوشش، سفتی، سختی سطح، یادگیری ماشینی، نانوفروفتگی داغ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی