Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Mahdi Javanbakht
سعید ضیائی راد (استاد مشاور) مهدی جوان بخت (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Rahbar
حسین رهبر

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Nonlinear finite Element Modeling of Surface and Stress-induced Martensitic Phase Tansformation Based on Large Strain Theory
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 direct and reverse martensitic PT at the nanoscale under different mechanical and thermal loadings in 2D and in the Cartesian coordinate. First, the NFEM was used to solve the time dependent phase field or Ginzburg-Landau (GL) equation without mechanics and the numerical procedure and the self-developed code were verified using the existing analytical solutions. Next, the large strain based stationary elasticity equations were solved using the NFEM and the developed code was verified. 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 total and updated Lagrangean descriptions. Several examples of the cubic to tetragonal PTs in NiAl were simulated consisting of the creation and propagation of a planar A-M interface, growth of martensitic nucleus, nanostructure evolution and reverse PT induced by thermal and mechanical loadings and their combination. The developed code gives the ability to study various phenomena similar to martensitic phase transformations such as reconstructive PTs, diffusion and so on. Keywords: Nonlinear finite element, Large strains, Nanoscale, Phase field, Martensitic phase transformation
تبدیل فاز یا استحاله مارتنزیتی یک تبدیل فاز مرتبه اول، همراه با تغییر مکان اتم ها نسبت به هم و بدون رخداد پدیده نفوذ اتم ها در هم میباشد که نقشی کلیدی در ایجاد نانو ساختار ها و خواص مکانیکی در بسیاری از مواد نظیر آلیاژهای هوشمند ایفا می‌کند. در این پژوهش، معادلات کوپل الاستیسیته بر پایه کرنش های بزرگ میدان فاز غیر خطی برای پدیده رشد و تبدیل فازهای مارتنزیتی و همچنین تبدیل فازهای معکوس تک ورینته در ابعاد نانو تحت بارگذاری های مختلف مکانیکی و حرارتی در دوبعد و در دستگاه مختصات دکارتی شبیه سازی شده است. در گام اول، روش اجزای محدود غیر خطی برای معادله دینامیکی میدان فاز و همچنین معادلات الاستیسیته بر پایه کرنش های بزرگ پیاده سازی و صحت معادلات و روش عددی برای هر قسمت مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه، معادلات الاستیسیته و میدان فاز غیر خطی با یکدیگر جفت شده و با استفاده از روش اجزا محدود غیر خطی حل شدند. در پایان، بدلیل نقش کلیدی کرنش های بزرگ در پدیده تبدیل فاز مارتنزیتی و به منظور نشان دادن قابلیت و دقت کدهای تولید شده، مثال هایی برای تبدیل فازهای مکعبی به مکعب مستطیل در آلیاژ NiAl در ابعاد نانو مورد بررسی قرارگرفته که از آن جمله می توان به ایجاد و انتشارصفحه 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.کد های تولید شده قابلیت شبیه سازی مسائل متنوع و پیچیده تبدیل فاز تک ورینت مارتنزیتی را فراهم می کنند که با توسعه آن ها امکان مدل سازی مسائل گوناگونی از جمله مسائل چند ورینت مارتنزیتی در سه بعد، مسائل تبدیل فاز مارتنزیتی دارای حفره یا عیوب اتمی و مسائل ترموالاستیک-میدان فاز اشاره نمود. کلمات کلیدی: اجزایمحدود غیرخطی- تئوری کرنش بزرگ - مقیاس نانو- میدان فاز- تبدیل فاز مارتنزیتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی