جلسه دفاع از ارزیابی جامع پژوهشی 2 آقای فرهاد بورانی
عنوان: ارائه مدل میدان فاز برپایه مکانیک و شبیه سازی چند مقیاسی تحول میکروساختار انجمادی در آلیاژها در روشهای ساخت افزایشی
استادان راهنما: دکتر مهدی جوانبخت، دکتر محمد سیلانی
زمان و مکان: چهارشنبه 29 بهمن 1404 - ساعت 11 - اتاق سمینار شاکرین گیربکس 1-دانشکده مهندسی مکانیک
چکیده:
فرآیندهای فلزی در تکنولوژی ساخت افزایشی بهعنوان یکی از زمینههای پرکاربرد صنعتی در تولید قطعات با ویژگیهای منحصر بهفرد برشمرده میشوند که از مزایایی همچون شخصیسازی و تولید مستقیم از فایل دیجیتال برخوردار میباشند. پژوهشهای فراوانی در اینحوزه انجام شده است و نقش مدلسازی و شبیهسازی در توسعه این تکنولوژی و انجام بررسیهای پایهای و عمیقتر درمقایسه با پژوهشهای آزمایشگاهی بهطور کامل ثابت شده است. در این پژوهش یک مدل شبیهسازی چندمقیاسی در ابعاد ماکرو و میکرو مورد مطالعه قرارگرفته است که مدل مقیاس ماکرو آن براساس فرآیند رسوبگذاری مستقیم انرژی در فرآیندهای فلزی ساخت افزایشی بوده و مدل میکروآن به بررسی دو رژیم رشد آرام و جهتدار در تکامل میکروساختارهای انجمادی این فرآیند پرداخته است. در مدل مقیاس میکرو، ازیک مدل مبتنی بر مکانیک استفاده شده است که با افزودن انرژیهای برپایه مکانیک، امکان مطالعه پدیدههای موثر در رشدمیکروساختارهای انجمادی امکانپذیر شده است که تا پیش از میسر نبوده است. برای مثال در این مدل، امکان بررسی پدیدههایی همچون تنش هیدرواستاتیک و تنش پسماند میکروساختار از طریق مطالعه کرنش غیرالاستیک حجمی استحاله فاز فراهم میشود. همچنین در این مدل، تنش سطحی غیرالاستیک که عمدتا در روشهای نانوسکوپی مانند دینامیک مولکولی به آن پرداخته میشود از دستاوردهای نوین این پژوهش محسوب میگردد. اثرات دیگر پدیدهها مانند اثر تحت تبرید ترمودینامیکی و اثر ناخالصیها بر رشد میکروساختار در حضورمیدانهای انرژی مکانیکی، در این مدل قابل بحث و بررسی میباشد. این شبیهسازی چندمقیاسی به کمک نرمافزار کامسول انجام شدهاست که در مقیاس ماکرو، میدان دمایی استخراج شده و دادههای ورودی مقیاس میکرو از جمله گرادیان حرارتی و سرعت پیشروی جبهه انجماد که نقش مهمی در مورفولوژی میکروساختارهای انجمادی دارند محاسبه میشوند. سپس در مقیاس میکرو، با حل دسته معادلههای الن-کان بهعنوان معادله رشد فاز، کان-هیلیارد به عنوان معادله توزیع عناصر آلیاژی، دما و الاستیسیته در 2 رژیم رشد آرام و جهتدار،میکروساختارهای انجمادی و نحوه رشد آنها در در دامنهای از سرعتهای انجماد از کم تا نسبتا زیاد در فرآیندهای ساخت افزایشی فلزی استخراج خواهد شد. درنهایت این پژوهش امکان مطالعه ریزساختارهای انجمادی با دقت بالا و لحاظ پدیدههای فیزیکی موثر را درجهت مهندسی میکروساختارهای تولید شده فراهم میآورد.
کلمات کلیدی: ساخت افزایشی، شبیهسازی، تئوری میدان فاز، میکروساختار انجمادی، انرژی الاستیک، کششس طحی، تنش پسماند
