جلسه دفاع پایان ­نامه کارشناسی ارشد (آقای هومن دانش)

موضوع:  مدل‌سازی میدان فاز استحاله‌های فازی مارتنزیتی تنش-القایی تک‌ورینته بر مبنای نظریه‌ی الاستیسیته‌ی غیرمحلی ارینگن

ارائه دهنده: هومن دانش

استاد راهنما: دکتر مهدی جوانبخت

استاد مشاور: دکتر محمد مشایخی

استادان داور: دکتر مهدی سلمانی – دکتر محمد سیلانی

چکیده:

استحاله‌ی فازی مارتنزیتی یک استحاله‌ی مرتبه‌ی اول و بدون نفوذ است که منجر به ایجاد نانو و میکروساختارهای متنوع در سرامیک‌ها و آلیاژها و همچنین رفتارهای متمایز مادی نظیر شبهالاستیسیته و اثر حافظه‌داری می‌شود. در حین استحاله‌ی مارتنزیتی، با کاهش دما، اعمال بار مکانیکی یا تغییر انرژی سطح، آستنیت با شبکهی مکعبی به مارتنزیت با شبکه‌ی با تقارن کمتر چهارگوشه تبدیل می‌گردد. در این رساله، به بررسی آثار الاستیسیته‌ی غیرمحلی انتگرالی بر استحاله‌های مارتنزیتی تنش-القایی با استفاده از روش میدان فاز در مقیاس نانو پرداخته می‌شود. نقایص کرنل‌های غیرمحلی پیشین با معرفی یک کرنل غیرمحلی جدید با نام کرنل دوفازی جبران‌شده بر طرف میگردد. برخلاف سایر کرنل‌های غیرمحلی متداول، برای کرنل دوفازی جبران‌شده مشکل مسائل بدوضع مشاهده نمی‌شود، شرایط نرمال‌شدن و بازیابی حالت محلی ارضا و آثار مرزی به‌طور کامل جبران می‌شوند. با به‌کارگیری یک چارچوب ترمودینامیکی مناسب، سازگاری ترمودینامیکی رابطه‌ی ساختاری تنش-کرنش الاستیسیته‌ی غیرمحلی با کرنل دوفازی جبران‌شده نشان داده می‌شود. از روش اجزای محدود غیرخطی و نرم‌افزار کامسول برای حل معادلات میدان فاز-مکانیک استفاده و پیاده‌سازی عددی معادلات جفت‌شدهی گینزبرگ-لاندا و الاستیسیته‌ی محلی و همچنین معادلات الاستیسیته‌ی غیرمحلی انتگرالی به‌خوبی صحت‌سنجی می‌شود. همگرایی عددی حلگر نیز مورد مطالعه قرار گرفته و مشخص می‌گردد که کرنل دوفازی جبران‌شده از مشکلات همگرایی کرنل‌های غیرمحلی پیشین رنج نمی‌برد. علاوه بر این، به‌منظور اطمینان از حصول پاسخ‌های مستقل از شبکه‌ی اجزای محدود، همگرایی شبکه‌ی اجزای محدود از طریق یک مسئله‌ی ابتدایی مورد بررسی قرار می‌گیرد. برتری کرنل دوفازی جبران‌شده بر کرنل‌های غیرمحلی پیشین از طریق بررسی چندین مسئله‌ی مختلف نشان داده می‌شود. به‌طور مشخص، آثار الاستیسیته‌ی غیرمحلی بر لایه‌ی جداساز آستنیت-مارتنزیت مستقیم و انحنادار، رشد مارتنزیت در نمونه‌های با شرایط اولیه و مرزی گوناگون، استحاله‌ی مارتنزیتی در حضور عیوب هندسی نظیر سوراخ و ترک، و تکامل نانوساختار مارتنزیتی در مسائل با شرط مرزی تقارن مورد بررسی قرار می‌گیرد. چندین تفاوت چشم‌گیر بین حالتهای محلی و غیرمحلی در سینتیک و ریخت‌شناسی استحاله مشاهده می‌شود که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به تفاوت در سرعت لایه‌ی جداساز، نرخ رشد اولیه، ناحیه‌ی رشد اولیه، تمرکز فاز، تنش آستانه‌ی استحاله و مسیر استحاله اشاره کرد. پژوهش حاضر درک بهتر الاستیسیته‌ی غیرمحلی و به‌کارگیری آن برای مدل‌سازی استحاله‌های فازی مارتنزیتی و سایر پدیده‌های سینتیکی در مقیاس نانو را ممکن می‌سازد.