Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Reza Gafari nadooshan
سعید ضیائی راد (استاد مشاور) رضا جعفری ندوشن (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mostafa Azizisales
مصطفی عزیزی ثالث

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Experimental study and modeling of damage in dual-phase steel using micro scale approach
Ferritic-Martensitic dual phase steel has good strength and ductility due to the hardness of Martensite and softness of Ferrite phases. This property has led to the widespread application of the current steel in various industries especially for automotive industry. Among the several manufacturing methods for the production of dual phase steel, ‘Rolling’ is one of the most common method to manufacture this type of steel due to its quality improvement and economic efficiency. It is expected from this kind of manufacturing that a portion of produced steel granules to be appeared in the stretched or banding form. Nevertheless, investigation of the damage of dual phase steel in the banding form is one the subject that has been rarely considered by researchers. Therefore, the purpose of this thesis was to investigate the damage of this type of steel experimentally and by computer-simulation. In this regard, the micro-structure of the dual phase steel DP600 was investigated in different planes. According to the laboratory observations indicating that the microstructure of this type of steel is granular and banding in the RD-TD and RD-ND planes respectively, thus the damage mechanisms in the each of these planes has been investigated by uniaxial tension of specimen in various directions. For this purpose, the prepared surface of specimen before and after deformation was analyzed by field-emission scanning electron microscopy (FESEM). Observations showed different damage behavior in RD-TD and RD-ND planes. Ferrite-Martensite interface decohesion in first plane and Ferrite-Martensite interface decohesion and Martensite Cracking in second plane are predominating damage mechanism. In addition to the aforementioned damage mechanisms, the damage mechanism of Ferrite placed between the Martensite granules has also been observed for both of the planes. Moreover, the damage in the Ferrite is observed in the first plane. In the following, the micro-structure of this type of steel has been simulated and investigated by ABAQUS. In this simulation, the damage of Ferrite was modeled according to the GTN damage model. The approximate value of the fracture stress of Martensite was also obtained according to the literature for the modeling of damage in Martensite. Results obtained from simulation had acceptable agreement with experimental data. Therefore, it can be concluded that the damage of dual phase steel would led to wrong results in the analysis only from above plane (i.e. RD-TD). So, for the comprehensive investigation of damage in this type of steel, the micro-structure should be investigated in the both of the planes (i.e. RD-TD and RD-ND). Also, an in-situ tensile set-up was designed in this project for the installation under the optical microscope. Keywords: Dual Phase Steel, Banding Microstructure, Simulation of Microstructure, GTN Damage Model, Frecture of Martensite
فولادهای دوفازی فریت-مارتنزیتی به دلیل سختی فاز مارتنزیت و نرمی فاز فریت، استحکام و شکل پذیری خوبی دارند. این ویژگی موجب شده که این فولاد در صنعت و به خصوص در صنعت خودروسازی کاربرد گسترده ای پیدا کند. از بین روش های تولید فولاد دو فازی، فرآیند تولید نورد به دلیل بهبود کیفیت و صرفه ی اقتصادی، یکی از پرکاربردترین روش های تولید این نوع فولاد است. به دلیل ماهیت این روش تولید، انتظار می رود که درصدی از دانه های فولاد تولید شده در مقطع آن به صورت کشیده یا نواری باشد. با این وجود، بررسی آسیب فولاد دو فازی در حالت نواری یکی از موضوعاتی است که بسیار کم مورد توجه محققین قرار گرفته است. بنابراین، در این پایان نامه سعی شده تا آسیب این نوع فولاد به روش آزمایشگاهی و شبیه سازی بررسی شود. به این منظور در ابتدا میکروساختار فولاد دوفازی DP600 در صفحات مختلف بررسی شده است. از آن جایی که مشاهدات آزمایشگاهی نشان می دهد که میکروساختار این نوع فولاد در صفحه ی RD-TD به صورت دانه ای و در صفحه ی RD-ND به صورت غالبا نواری است، بنابراین بررسی مکانیزم های آسیب در هر یک از این صفحات با کشش تک محوره ی نمونه در جهات مختلف انجام شده است. به این منظور با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی سطوح نمونه ها قبل و بعد از تغییرشکل قطعه پس از آماده سازی عکس برداری شدند. مشاهدات نشان می دهد که رفتار آسیب فولاد دو فازی در این دو صفحه متفاوت از یکدیگر هستند، به طوریکه در صفحه ی اول، ازهم گسیختگی مرز فریت-مارتنزیت و در صفحه ی دوم شکست مارتنزیت و ازهم گسیختگی مرز فریت-مارتنزیت غالب تر است. همچنین در هر دو صفحه علاوه بر دو مکانیزم مذکور، مکانیزم آسیب در فریت قرار گرفته بین دانه های مارتنزیت نیز مشاهده شده است. علاوه بر این، در صفحه ی اول، آسیب در داخل فریت نیز دیده شده است. در ادامه، میکروساختار این نوع فولاد در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده و مورد بررسی قرار گرفته است. در این شبیه سازی برای مدل کردن آسیب فریت از مدل آسیب GTN استفاده شده و برای مدل کردن آسیب در مارتنزیت، مقدار تقریبی تنش شکست این فاز از مقالات بدست آمده است. نتایج بدست آمده در شبیه سازی تطابق خوبی با مشاهدات آزمایشگاهی دارد. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که آسیب فولاد دو فازی صرفا از سطح رویی یعنی RD-TD منجر به بدست آمدن نتایج اشتباه در تحلیل ها شده و برای بررسی کامل تر آسیب در این نوع فولاد می بایست میکروساختار در هر دو صفحه ی RD-ND و RD-TD مورد بررسی قرار گیرد. همچنین، در این پایان نامه یک دستگاه کشش درجا به منظور نصب در زیر میکروسکوپ نوری نیز طراحی شده است. کلمات کلیدی: فولاد دو فازی، میکروساختار نواری، شبیه سازی میکروساختار، مدل آسیب GTN، شکست مارتنزیت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی