تحقیق حاضر به بررسی رفتار فولادهای دوفازی می پردازد. فولادهای دوفازی که بیشتر در صنایع خودروسازی استفاده می شوند، اخیرا موضوع مطالعات فراوانی قرار گرفته اند. اکثر مطالعات با هدف بهبود خواص شکل پذیری و ایجاد درکی از مکانیزم شکست این مواد صورت پذیرفته است. در مطالعه حاضر مکانیزم شکست فولاد دوفازی در ابعاد میکرو بررسی شده است. به این منظور از تست های تجربی و شبیه سازی میکرومکانیک استفاده گشته است. سپس با استفاده از مقایسه نتایج، تحلیلی دقیق تر از مطالعات پیشین درباره مکانیزم ایجاد حفره و شروع آسیب در فولاد های دوفازی با در نظر گرفتن ساختار و بافت ناهمگن این مواد ارائه شده است. بخش دوم مطالعات میکروساختار بر تحلیل مرزدانه ها و خواص مرزدانه ای متمرکز گشته است. به منظور مطالعه مرزدانه، باید تحلیل و آزمایشات در ابعاد نانومتر صورت گیرد تا مقایسه نتایج در نواحی نزدیک به مرزدانه و دور از مرزدانه قابل انجام باشد. این مطالعات در بخش پایانی این تحقیق صورت گرفته و از نتایج آن برای تحلیل اثر اندازه دانه بر خواص مکانیکی ماده استفاده شده است. نتیجه این مطالعات به ایجاد درک جدیدی در تحلیل خواص فولادهای دوفازی کمک می کند که در شاخه میکرومکانیک قابل گسترش است.

موضوع نانو در چند شاخه علمی پیگیری می شود و انجام پژوهش در این شاخه علمی مستلزم آن است که مطالعات بین رشته ای انجام گیرد. علومی که مستقیما در نانوتکنولوژی دخیل هستند عبارتند از: فیزیک، شیمی و علم مواد؛ علوم دیگری هم وجود دارند که بصورت غیر مستقیم ( و بیشتر در کاربرد) با نانوتکنولوژی در ارتباط هستند که می توان از برق، داروسازی، پزشکی، مکانیک و نساجی بعنوان مصداق هایی نام برد. جهت انجام پژوهشی شایسته در کاربرد نانوتکنولوژی، پیوند خوردن با علوم اصلی مرتبط با آن پیوند ضروری است. پروژه حاضر بین رشته های مکانیک و علم مواد تعریف شده است و هدف آن تحلیل و مدل سازی خواص مکانیکی نانومواد است. با این توضیح، انجام پروژه به دو بخش اصلی تقسیم شده است. اول، پیدا کردن یک تعریف دقیق و علمی از موضوع پروژه (تحلیل خواص مکانیکی نانومواد) و دوم، استفاده از روش عددی المان محدود برای مدل سازی خواص مکانیکی نانومواد و تغییر مدل ها با این هدف که نتایج قابل قبولی به دست آید.

پایان نامه پیش رو به بررسی فرآیند شروع آسیب فرسایش در پوشش پرّه توربین گازی می پردازد که برای این منظور از آزمایش ها و شبیه سازی در abaqus استفاده شد. ضرورت انجام این تحقیق نیاز به تعیین عمر توربین با توجه به استفاده روز افزون از توربین ها، بسیار هزینه بر بودن تعمیرات توربین ها و نیاز به بومی سازی صنعت توربین با توجه به تحریم های موجود می باشد و بررسی این مسئله در صنعت انتقال نفت و گاز، صنعت تولید برق و نیروگاه ها، و صنایع نظامی و هوایی که از توربین استفاده می کنند، حائز اهمیت می باشد. هدف از انجام این تحقیق تعیین محل شروع آسیب بر اساس مدل فرسایش، بررسی عوامل موثر (جنس پوشش پرّه، سرعت ذرّه، ابعاد ذرّه، ضخامت لایه های پوشش) در فرآیند فرسایش و کاهش نرخ فرسایش پرّه توربین گازی در اثر عوامل ذکر شده می باشد. بدین منظور به مطالعه عملکردی توربین و انجام آزمایش sem بر روی پوشش پرّه توربین و شبیه سازی با نرم افزار abaqus پرداخته شد. راستی آزمایی کیفی تحقیق توسط مقایسه نتایج تحلیلی و تجربی و راستی آزمایی کمّی تحقیق توسط مقایسه نتایج تحلیلی با مطالعات قبلی به دست آمد. نتایج حاصل از این پایان نامه مشاهده پدیده فرسایش در پرّه توربین گازی و تأثیر آن در شروع آسیب می باشد. همچنین از شبیه سازی های انجام شده نتیجه می شود که عوامل سرعت و قطر ذرّه تأثیر چشمگیری در پدیده فرسایش دارند.

چکیده : میکروساختار فولادهای دو فازی فریتی–مارتنزیتی از زمینه فریتی (فاز نرم) به همراه ذرات سخت مارتنزیت که در این زمینه پخش شده اند، تشکیل شده است. مقاومت بالا، نرخ کارسختی بالا و شکل پذیری از خواص مطلوب این فولادها می باشد. استفاده از این فولاد ها در صنعت خودروسازی به منطور بالا بردن امنیت سرنشینان خودرو و کاهش مصرف سوخت می باشد. در این تحقیق هر دو روش تجربی و عددی جهت بررسی مکانیزم شکست در فولاد دوفازی 600 به کار گرفته شده است. تست کشش در سه مرحله مختلف به منظور عکسبرداری از مکانیزم ایجاد و رشد حفره در فرایند شکست طراحی شده است. شبیه سازی عددی انجام شده به روش المان محدود از میکرو ساختار واقعی ماده، قادر به پیش بینی محل های ایجاد حفره و رشد آنها می باشد. همچنین توزیع تنش و کرنش پلاستیک بدست آمده از شبیه سازی عددی بر روی مدل واقعی میکروساختار فولاد دوفازی گزارش شده است. تغییر شکل های موضعی که باعث تغییر شکل فازها در ماده می شود، احتمالا منبع اصلی گسیختگی در مراحل نهایی شکست می باشد. در تصاویر تهیه شده از میکروسکوپ الکترونیکی از ماده پس از شکست، تعدادی حفره قابل مشاهده است که می توانند به نتایج حاصل از شبیه سازی عددی اعتبار بخشند. کلمات کلیدی : فولاد دوفازی – میکروساختار– تست کشش– شکست –المان محدود.

پوشش دهی کامپوزیتی الکترولس نیکل- فسفر با نانو ذرات سرامیکی یکی از تکنیک های است که باعث بهبود خواص سطح می شود یکی از سطوح مورد توجه در پوشش دهی ، رینگ و بوش آلومینیومی سیلندر خودرو است که باعث کاهش وزن ، کاهش اصطکاک ، کاهش مصرف سوخت و روغن و کاهش افت توان در موتور می شود. در این راستا اقدام به پوشش دهی الکترولس نیکل – فسفر با نانو ذرات نیترید بور که معروف به روانکار دما بالا هستند و بهترین گزینه برای دمای محفظه احتراق است شده و برای تشخیص تاثیر ضخامت پوشش و درصد نانو ذرات ، نمونه های آلومینیومی آلیاژ390 ساخته شده و بر روی آنها پوشش با دو درصدوزنی4.5 و 6.5 نانونیترید بور و دو ضخامت10 و20 میکرومتر ایجاد شده وکلیه نمونه ها در شرایط یکسان در کوره خلا عملیات حرارتی شده اند؛که در مقایسه با پوشش دهی با میکرو ذرات نیترید بور پس از عملیات حرارتی سختی بسیار افزایش یافته که یکی از عوامل موثر بر مقاومت سایشی است. نیمی از نمونه ها در آزمایش خوردگی پلاریزاسیون امپدانس مورد استفاده قرار گرفته و نیمی دیگر در آزمایش سایش مورد استفاده قرار گرفت که در هر دو آزمون نمونه بدون پوشش نیز مورد بررسی قرار گرفت که نتیجه هر دو آزمایش نشان دهنده تاثیر مثبت ضخامت بیشتر و درصد بیشتر نانو ذرات پوشش دهی بر مقاومت سایشی و خوردگی می باشد. برای بررسی بیشتر تاثیر ضخامت از شبیه سازی پوشش با نرم افزار abaqus 6.10 استفاده شده که نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی آزمایش سایش کاملا هماهنگ می باشد ؛ با بررسی ضخامت های بزرگتر در نرم افزارحالت بهینه پوشش دهی براساس سرعت و بار عمودی نیز بدست آمده که حدود30.3 میکرومترمی باشد.

موتور - توربین های گاز از جمله ماشین های تولید توانی هستند که امروزه در کشور ما کاربرد قابل توجهی دارند. این غول های ساخته شده از فلزات آلیاژی، در حوزه های موتور هواپیما، تولید برق و پمپاژ نفت بیشترین کاربرد را دارند و در مقابل مصرف سوخت، توان مورد نیاز جهت به حرکت واداشتن ژنراتور ها و پمپ ها را فراهم می نمایند. در سال های اخیر نیاز به بازده بالاتر سبب شده است آلیاژ های مورد استفاده جهت ساخت قطعات این موتور های غول پیکر روزبه روز بهتر و در عین حال گران تر شود. شکست ناگهانی و پیش بینی نشده قطعات حساس توربین، سبب وارد آمدن صدمات گزاف بر کل سیستم می شود. در این پژوهش یکی از موارد شکست متداول در این صنعت گران قیمت مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی قطعات با واماندگی پرتکرار، شناسایی تکنولوژی مواد و ساخت قطعات، بررسی چشمی و متالورژیکی سطوح شکست، مطالعات مبتنی بر یافتن دلایل شکست، آزمایش های مکانیکی – ارتعاشاتی، آزمایش های متالورژیکی و هم چنین تحلیل های المان محدود از دیدگاه ارتعاشاتی از جمله موارد به کارگرفته شده در این تحقیق است. بررسی واماندگی پره آلیاژی ساخته شده از سوپرآلیاژ پایه نیکل دارای هندسه پیچیده 3بعدی و مشخص نمودن دلایل شکست، هدف اصلی این پژوهش بوده است. بررسی های به عمل آمده نشان داده که بازرسی های انجام شده برروی این این ردیف از پره ها در زمان سرویس، بدون توجه به عمر خزشی صورت گرفته است. هم چنین مشاهده نشانه های خستگی پرچرخه(خطوط ساحلی در تصاویر میکروسکوپی) و تحلیل های المان محدود دلیلی بر تسریع شکست این ردیف از پره ها به وسیله مکانیزم خستگی است.

تخلخل ویژگی متمایز اغلب مواد موجود در طبیعت است. استخوان و چوب نمونه های بارزی از مواد متخلخل طبیعی هستند که در عین سبکی استحکام مناسبی دارند. از طرفی وزن همواره یکی از چالش های طراحی بوده و هست، اما با توجه به این که ساختارهای متخلخل موجود در طبیعت نتیجه میلیون ها سال تکامل هستند، می توان با الهام از طبیعت راهکاری مناسب برای این چالش مهندسی یافت. با توجه به نیاز های صنعتی قرن بیست و یکم، لازم است در کنار مواد سنتی از مواد متخلخل به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی شگفت آوری مانند نسبت استحکام به وزن بالا، استفاده شود. لازمه بهبود خواص مکانیکی ساختارهای مصنوعی و استفاده کارا از مواد متخلخل شناخت رفتار مکانیکی این مواد است. فوم های فلزی و داربست های زیستی نمونه هایی از مواد متخلخل مصنوعی هستند. در این پژوهش پاسخ مکانیکی صفحات ساندویچی با هسته فومی تحت بارگذاری شبه استاتیکی فشاری مطالعه شده است. با توجه به الگو های واماندگی فوم، نسل جدیدی از فوم ها که توسط الیاف بلند فلزی تقویت شده اند معرفی خواهند شد و پاسخ مکانیکی این فوم های مرکب نوین با نمونه های ساده مقایسه خواهد شد. به علاوه سعی شده است با استفاده از برنامه نویسی و پردازش تصویر مدل عددی مناسبی از رفتار مکانیکی یک فوم سلول بسته آلومینیومی ارائه شود. با تکیه بر مشاهده دقیق ریزساختار فوم و اطلاعات هندسی حاصل از پردازش تصویر مدل عددی بهبود یافته ای از فوم سلول بسته آلومینیمی ارائه شده است و تأثیر چگالی نسبی فوم بر خواص مکانیکی و همچنین الگو تخریب فوم در ابعاد ریز و ماکرو بررسی شده است. نتایج حاکی از این بود که مدل حاصل از مونتاژ هندسه های متنوع در یک ساختار و توزیع تصادفی چگالی بر روی مدل، بهترین نمونه برای شبیه سازی رفتار مکانیکی فوم تحت بارگذاری فشاری است. همچنین برای بررسی تأثیر هندسه ریزساختار مواد طبیعی(مثل استخوان) بر خواص مکانیکی آنها، توزیع کرنش الاستیک در ساختار استخوان ران انسان با کمک روش جدید ابداع شده برای شبیه سازی دو بعدی هندسه های پیچیده شبیه سازی شده و نواحی بحرانی استخوان تحت بارگذاری تعیین خواهند شد. در پایان پس از معرفی مدل سازی نمونه های مختلف داربست های زیستی، تأثیر هندسه بر رفتار مکانیکی دو مدل از داربست های زیستی با سطح کمینه در کسر حجمی 30 و 60 درصد تحت بارگذاری فشاری به روش تجربی و عددی بررسی خواهد شد.

در بسیاری از کاربردهای صنعتی با برخورد ذرات میکروسایز روی سطح هدف مواجه می شویم از این رو مطالعات بسیار زیادی برای فهم مکانیزم آسیب ناشی از این پدیده و همچنین شناسایی پارامترهای تأثیر گذار روی این پدیده و بررسی میزان تأثیر آن ها روی نرخ فرسایش انجام شده است. در همه ی این کارها سطح هدف به صورت سطح صاف در نظر گرفته شده است و کارهای کمی روی سطح زبر صورت گرفته است. در حالی که در واقعیت و در مقیاس میکرو، سطح کاملاً صاف قابل تصور نیست. در این کار برخورد ذرات میکروسایز روی سطح زبر با استفاده از روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. دربررسی تجربی، بررسی مکانیزم آسیب در سطح زبر و شناسایی نواحی مختلف ایجاد شده در اثر برخورد ذره انجام شده است و یک بیان دائمی گزارش شده است که بیانگر وجود یک حفره ی بیضوی شکل در محل برخورد، یک ناحیه ی متراکم شده در زیر محل برخورد و انتشار ترک در پایین ناحیه ی متراکم شده می باشد. نتایج حاصله در کار تجربی در مطالعه عددی جهت معتبر شدن مدل استنباط شده است. علاوه بر آن برای تأیید شدن مدل از مطالعات قبلی نیز استفاده شده است. پارامترهای ذره با استفاده از مطالعات قبلی روی سطح صاف، معرفی شده است این پارامترهای شامل سرعت، اندازه، جنس چگالی، شکل، زاویه ی برخورد و محل برخورد می باشند. با استفاده از کار عددی، نرخ فرسایش بر حسب هر کدام از این پارامترها بر حسب یک رابطه ی توانی ساده بیان شده است و با کارهای تحلیلی قبلی روی سطح صاف مقایسه شده است. نتایج نشان داد که شکل سطح به عنوان یک پارامتر تأثیرگذار روی نرخ فرسایش می باشد.

پایان نامه پیش رو به معرفی روش جدیدی از ساخت فوم آلومینیوم می پردازد که در این روش از مواد پلیمری برای تشکیل ساختار سلول های فوم استفاده شده است که با استفاده از این مواد سه نمونه63 و 73 درصد ساخته شد. این روش به نوبه خود دارای ویژگی / 53 و 7 / سلول باز با درصد تخلخل های 5 های خاصی است که سهولت در تعیین ابعاد سلول ها و به دنبال آن می توان میزان تخلخل فوم را به طور دقیق تعیین کرد. در ضمن به دلیل اینکه پلیمرهای انبساطی دارای ویژگی منحصر به فرد رشد و برگشت فرآیند رشد هستند این امکان را فراهم نموده اند که بعد از پایان عملیات ریخته گری و سرد شدن فوم در هوای آزاد، دیگر هیچ ماده خارجی در داخل سلول ها باقی نمی ماند و به طور خاصی یک نمونه فوم حاصل می شود که بسیار تمیز بوده و با توجه به خواص مکانیکی بدست آمده می تواندکار برد های خاصی در صنایع مختلف داشته باشد. در ادامه فرآیند اجرای پروژه نیز نمونه هایی با روش پرینت سه بعدی ساخته شد تا با نمونه های ساخته شده اولیه مقایسه شود که این امر در نهایت منجر به ساخت دستگاه ریختگری تحت خلا منجر گردید. با توجه به نتایج بدست آمده از این پایان نامه مشاهده گردید که فوم های ساخته شده با پلیمر های انبساطی و یا نمونه های ساخته شده با پرینت سه بعدی تحت تاثیر ابعاد سلول ها و راستای چینش سلول ها هستند که هرچه میزان تخلخل بیشتر باشد نمونه دارای استحکام کمتری است و اگر نمونهعمود بر راستای چینش بارگذاری شود دارای استحکام بهتری می باشد

این پژوهش در مورد بررسی رفتار مکانیکی ساختارهای ساندویچی تحت ضربه سرعت پایین است. هدف اصلی تحقیق، شبیه سازی ریزساختار فوم فلزی سلول بسته و پیش بینی رفتار آن توسط نرم افزار المان محدود آباکوس می باشد. جهت صحه سنجی نتایج از تست تجربی نیز استفاده گردید.