تحلیل تئوری و تجربی پاسخ بلورهای فلزی fcc در نرخ کرنش های بالا

این رساله به بررسی تئوری و تجربی پاسخ بلورهای فلزی fcc در نرخ کرنش بالا پرداخته است. در قسمت تئوری این رساله، معادلات بنیادی برای فلزات با ساختار بلوری fcc تحت بارگذاری موج شوک پایدار پلاستیک، ارائه شده است. با لحاظ کردن تاثیر پارامترهای موثر بر تنش جریان و بر اساس تئوری نابجایی¬ها، یک حل مناسب برای بارگذاری موج شوک ، ارائه شده است. این حل بر اساس استفاده از نرخ فانون بقای انرژی، با در نظرگرفتن ترمودینامیک برگشت ناپذیر و نرخ تولید آنتروپی در اثر بارگذاری موج شوک می-باشد. نرخ آنتروپی تولید¬شده، ناشی از نرخ تولید نابجایی¬ها، بازیابی نابجایی¬ها و لغزش نابجایی¬ها می¬باشد. فرض می¬شود که رفتار سخت شوندگی فلزات به صورت همسانگرد می¬باشد. هدف از بیان معادلات بنیادی، رسم نمودارهای تنش برشی بر حسب تغییرشکل پلاستیک به ازاء تنش¬های اعمالی مختلف می¬باشد. همچنین در این رساله، به بررسی سایر پارامترهای موثر در اثر بارگذاری موج شوک همانند سرعت ذرات، سرعت موج شوک و ... پرداخته شده است. علاوه بر این به بررسی ساختار موج شوک و اثرات افزایش دما در اثر بارگذاری موج شوک پرداخته شده است. صحت سنجی روابط، از طریق مقایسه نتایج با آزمایشهای تجربی موجود بر روی آلیاژ آلومینیوم 6061، صورت پذیرفته است. در قسمت تجربی نیز، روش جدیدی برای مطالعه رفتار تغییرشکل پلاستیک در نرخ کرنشهای بالا در فلزات مس بدون اکسیژن با هدایت گرمایی بالا و آلومینیوم با درصد خلوص بالا که از انواع فلزات fcc می¬باشند، ارائه شده است. در این آزمایش¬ها، پرتابه کروی آلومینیومی توسط تفنگ گازی دومرحله¬ای با سرعت بالا، به ورق جلویی که به میله فشاری ورودی متصل است، برخورد می¬کند. در اثر برخورد، موج کروی در ورق فولادی انتشار پیدا¬کرده و هنگامی¬که این موج به محل اتصال ورق جلویی و میله فشاری ورودی می¬رسد، موج صفحه¬ا¬ی در میله فشاری ورودی منتشر می¬شود. موج صفحه¬ای در میله فشاری ورودی گسترش پیدا کرده و هنگامیکه به نمونه می¬رسد، سبب تغییرشکل پلاستیک در آن می¬شود. ورق جلویی و میله¬ها از جنس فولاد 4340 می¬باشند. تنش جریان، نرخ کرنش و کرنش با اندازه¬گیری تاریخچه زمانی کرنش منتقل شده به میله خروجی و کرنش بازتابیده شده به میله ورودی توسط کرنش¬سنج¬های نصب شده در میله¬های ورودی و خروجی، بدست آمده¬اند. در آزمایش¬های انجام شده، اثرات سرعت پرتابه، ضخامت ورق جلویی، ضخامت نمونه، قطر پرتابه و راههای رسیدن به نرخ کرنش بالاتر مورد بررسی قرار گرفته شده است. همچنین، نتایج آزمایشهای تجربی از طریق شبیه سازی به روش المان محدود سه¬بعدی مقایسه شده¬است. توافق خوبی بین نتایج تجربی و شبیه سازی عددی صورت گرفته وجود دارد.