Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad
سعید ضیائی راد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Zahabi Amroabadi
سعید ذهبی عمروآبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

The effect of Nanoindentation orientation with recpect to grain boundary on iron mechanical properties using Molecular Dynamic Simulations
In this research, the mechanical properties of iron bicrystal, including ?5 symmetrical tilt grin boundary are calculated by simulating the nanoindentation using molecular dynamics method. In order to simulating of the process, the GPIUTMD software developed at the Faculty of Mechanics of Isfahan University of Technology was used. Nanoindentation process was simulated by a spherical indentor. The theory governing the nanoindentation process is the Hertz theory, and also a subatomic potential of the EAM type was used in order to describe the behavior and interactions of the particles of the system. In this study, simulation for rotating bicrystal was compared to the cross-sectional axis in order to better understand the disintegration of one-dimensional and boundary defects. Simulation for 12 different angles was performed and the results obtained included analytical relationships for properties such as Young's modulus and maximum shear stress and hardness of material. To obtain the Young's modulus, the Poisson coefficients were obtained at each angle based on the general-time matrix. Also, to ensure the accuracy of the analytic relationships, an angle other than the previous 12 angles was simulated and compared with the results of the analytic relationship that showed the verification of equation. Different loading zones at different angles caused a difference in values of mechanical properties. In addition, determining the radius of contact made some differences in results of two methods of solving. The results showed that in any angle, collisions with boundaries do not allow them to cross the boundary. In order to study more accurately the amount of grain boundary energy and dislocations energy, it was determined that the energy of dislocations is less than the grain boundary value. In fact, the desired boundary had Sufficient strength to prevent the passing of dislocations. Key words Molecular Dynamic, Nanoindentation, Bicrystal, Grain Boundary, Dislocations
در این تحقیق، خواص مکانیکی دو کریستالی آهن شامل مرزدانه کج متقارن 5 ? به کمک شبیه‌سازی فرآیند نانو فروبرش توسط روش دینامیک مولکولی محاسبه می‌گردد. برای شبیه‌سازی فرآیند از نرم‌افزار GPIUTMD که در دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان توسعه‌یافته است استفاده شد. فرآیند نانو فروبرش توسط یک فرورونده کروی مجازی شبیه‌سازی گردید. تئوری حاکم بر فرآیند نانو فروبرش تئوری هرتز است و همچنین یک پتانسیل زیر اتمی از نوع EAM برای توصیف رفتار و برهمکنش ذرات سیستم به کار رفت. در این تحقیق به‌منظور درک مناسب‌تر از برهمکنش‌های بین عیوب یک‌بعدی و مرزدانه، شبیه‌سازی برای دو کریستالی چرخیده نسبت به محور عمود بر مرزدانه صورت گرفت. شبیه‌سازی برای 12 زاویه مختلف انجام و نتایج به‌دست آمده شامل روابط تحلیلی برای خواصی همچون مدول یانگ و تنش برشی بیشینه و سختی ماده بود. برای به‌دست آوردن مدول یانگ ماده، ضرایب پواسون در هر زاویه بر اساس ماتریس دوران کلی به‌دست آمد. همچنین برای اطمینان از درستی روابط تحلیلی یک زاویه دیگر غیر از 12 زاویه قبلی شبیه‌سازی و با نتایج رابطه تحلیلی مقایسه شد که نشان از صحت رابطه می‌داد. نواحی افت بار متفاوت در زوایای مختلف سبب تفاوت در مقادیر خواص مکانیکی شد. به‌علاوه تعیین شعاع تماس از دو راه اختلافی را در نتایج حاصل از دو روش حل ایجاد کرد. نتایج نشان داد که در هیچ زاویه‌ای برخورد نابجایی‌ها با مرزدانه باعث عبور آنها از مرزدانه نمی‌شود. برای بررسی دقیق‌تر مقدار انرژی مرزدانه و نابجایی ها محاسبه و مشخص شد که انرژی نابجایی از مرزدانه کمتر است. در حقیقت مرزدانه مورد نظر از استحکام کافی برای جلوگیری از عبور نابجایی‌ها برخوردار بود. واژه‌های کلیدی: دینامیک مولکولی، نانو فروبرش، دوکریستالی، مرزدانه، نابجایی‌ها

ارتقاء امنیت وب با وف بومی