تولید مواد بسیار ریزدانه توسط فرآیند های نورد تجمعی و آهنگری چند محوره مورد بررسی قرار رپگرفته است. آلومینیوم با اندازه دانه های بسیار ریز توسط هر دو فرآِند حاصل شده است. استحکام آلومینیوم بیش از 5/2 برابر مقدار اولیه افزایش یافته ایت. با استفاده از مدل چگالی نابجایی تغییرات اندازه سلولی و استحکام شبیه سازی شده است که با نتایج تجربی مطابقت قابل قبولی دارد.

اثر پورتوین- لوشاتلیه یا پیر کرنشی دینامیکی، یک منحنی تنش- کرنش دندانه دار را توصیف می کند، به گونه ای که مواد مهندسی خاصی این رفتار را در حین تغییر شکل مومسان متحمل می شوند. این پدیده هنگامی که اتم های حل شونده از قابلیت تحرک مناسبی برخوردار باشند؛ ظاهر می شود. در نتیجه اتم ها می توانند با قرار گرفتن در یک هسته نابجایی آن ها را قفل کنند و در ادامه با افزایش نیرو این مانع از بین می رود. در تحقیق حاضر برای بررسی رفتار این ناپایداری پلاستیکی آلیاژ آلومینیومی از سری ?××× (al-mg-si)رده ???? انتخاب گردید. در ابتدا بر روی نمونه ها عملیات حرارتی همگن سازی و سپس محلول سازی جهت ایجاد یک محلول فوق اشباع و در ادامه دو فرآیند متفاوت پیرسازی انجام شد. مطالعات توسط آزمایش های فروروندگی (فرورونده ویکرز و راکول) و کششی به ترتیب در نرخ های بارگذاری و کرنشی مختلفی بر روی نمونه های تهیه شده با ابعادی خاص انجام پذیرفت. در ادامه با استفاده از آنالیز عددی نتایج و به کمک یک سری روابط ریاضی، داده ها تحلیل شدند و وابستگی پارامترهای گوناگون به یکدیگر بررسی گردیدند. نتایج بسیار مناسب و قابل قبولی به علت حضور این اثر، به صورت پله هایی در اندازه و اشکال مختلف بر روی منحنی های نیرو بر حسب عمق فروروندگی ایجاد گردید؛ که با آزمایش های کششی مشابه با آن مطابقت می کنند. به علاوه فرا پیرسازی، افزایش نرخ کرنش و بارگذاری سبب شد تا از تعداد گام ها کاسته شود.

خواص منحصر بفرد فولادهای دوفازی از جمله رفتار تسلیم پیوسته، استحکام تسلیم پایین، نرخ کارسختی اولیه زیاد، استحکام کششی بالا و قابلیت انعطاف پذیری خوب با عث شده است تا در سال های اخیر شاهد تحقیقات گسترده بر روی این گروه از فولادها باشیم. با توجه به اینکه خواص مکانیکی مواد شدیدا به ریزساختار آن ها وابسته است، لذا توسعه روش-هایی که بوسیله آن ها بتوان ریزساختار بهینه مواد با بهترین عملکرد در شرایط کاری را طراحی و پیش بینی کرد، از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. در میان این روش ها آنالیز اجزاء محدود1 ریزساختار با بهره گیری از مدل های مختلف سلول واحد بسیار مورد توجه می باشد. در این پژوهش با بهره گیری از دو مدل سلول واحد متفاوت، رفتار کششی فولاد دوفازی با در نظر گرفتن ویژگی های ریزساختاری مورد آنالیز قرار گرفت. دو نمونه فولاد دوفازی با درصد حجمی مارتنزیت 27 و 52، در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به اینکه فاز مارتنزیت در این دو نمونه دارای مقدار درصد وزنی کربن متفاوتی می باشد، لذا فاز مارتنزیت در دو نمونه دارای رفتار مکانیکی متفاوتی است. با تولید نمونه های کشش مارتنزیتی با دو درصد وزنی کربن متفاوت و در عین حال دارای درصد وزنی کربن محلول برابر با فاز مارتنزیت در دو نمونه فولاد دوفازی، منحنی های تنش-کرنش مارتنزیت جهت بکارگیری در شبیه سازی ریزساختار استخراج گردید. همچنین منحنی تنش-کرنش فاز فریت نیز از مرجع استخراج گردید و برای هر دو نمونه یکسان فرض شد.

جوشکاری ذوبی یک روش عمومی جهت اتصال دائم قطعات فلزی می باشد. ایجاد تنش های پسماند و اعوجاج به واسطه ی حرکت موضعی منبع حرارت و نیز سرعت های متفاوت سردشدن ، از جمله پیامدهای این روش اتصالی است. وجود تنش های پسماند باعث رشد ترک و کاهش عمر سازه های جوشکاری شده می گردد. همچنین اعوجاج ناشی از جوشکاری، دقت ابعادی را کاهش داده و سبب عدم تطابق ابعادی اتصال می گردد. درنتیجه، پیش بینی دقیق مقادیر یاد شده اهمیت فراوانی در ایجاد اتصالات مناسب دارد. از جمله راهکارهای پیش بینی تنش و اعوجاج ناشی از جوش، شبیه سازی شرایط جوشکاری با استفاده از روش های المان محدود می باشد. شبیه سازی فرآیند جوشکاری به واسطه ی ماهیت غیرخطی خود و نیز وجود کوپل های حرارتی، مکانیکی و متالورژیکی، از جمله تحلیل های پیچیده می باشد. نیاز به اطلاعات مواد تا دماهای نزدیک نقطه ی ذوب، وجود معادلات گسترده ی ترموالاستوپلاستیک و نیز غیرخطی بودن بارگذاری ها و شرایط مرزی، برپیچیدگی مسئله افزوده است. هدف تحقیق حاضر، تعیین میزان تنش های پسماند وتغییر شکل های ناشی از جوشکاری با درنظر گرفتن تغییرات فازی می باشد. بدین جهت، شبیه سازی فرایند جوشکاری قوسی با گاز محافظ فولاد باکربن متوسطaisi 1045 در حالت لب به لب، توسط بسته نرم افزاری چند منظوره ی اجزا محدود آباکوس (abaqus) صورت پذیرفت. از مدل دوبیضوی گلداک (goldak) جهت مدلسازی حرکت قوس و نیز تکنیک مرگ و زنده شدن المانها جهت افزودن فلز پرکننده بهره گرفته شد. اتلاف حرارتی به واسطه ی تابش و همرفت از طریق برنامه نویسی در محاسبات لحاظ گردید. میزان واقعی تغییرات دمایی در طول جوشکاری به وسیله ی نصب ترموکوپل در چندین نقطه ی مشخص بدست آمد. مقایسه نتایج حاصل از ترموکوپل ها با نتایج حرارتی تحلیلگر و نیز انطباق مناسب کنتورهای دمایی با مناطق متاثر از حرارت (haz)، دقت بالای تحلیل را نشان می دهد. جهت بررسی تاثیر تغییرات ریزساختاری بر میزان تنش های پسماند ناشی از جوشکاری پارامترهایی از قبیل گرمای نهان ذوب و انجماد و ضریب انبساط حرارتی وابسته به مارتنزیت تشکیل یافته حین فرآیند سرد شدن ناحیه ی haz در محاسبات المان محدودی لحاظ گردیدند. میزان مارتنزیت، تشکیل شده در مرحله ی سردسازی توسط برنامه نویسی در محیط نرم افزار برنامه نویسی فورترن(fortran) محاسبه شده همچنین، آزادشدن کرنش در حین فرآیند ذوب نیز درنظر گرفته شد. تاثیر تغییرات فازی بر کرنش حجمی ناشی از استحاله های فازی توسط زیربرنامه نویسی در محیط آباکوس لحاظ گردید. علاوه براین، تغییرات میکروسختی نواحی مختلف نیز بر حسب درصد فازهای تشکیل دهنده آن منطقه مشخص گردید. مقادیر تنش پسماند در حالت درنظرگرفتن تغییرات فازی و نادیده گرفتن این تغییرات، در آنالیز المان محدود با یکدیگر مقایسه گردیدند. همچنین با بهره گیری از روش مخرب اندازه گیری تنش پسماند تحت عنوان سوراخکاری(hole drilling) و استفاده از نشان گرهای تغییرات طولی (gage indicator) میزان تنش پسماند و اعوجاج نیز به صورت تجربی اندازه گیری شد. در انتها، سختی سنجی در مقیاس میکرو نیز به عنوان گواهی بر تشکیل فازهای مارتنزیتی و بینایتی در ناحیه ی متاثر از حرارت صورت پذیرفت. نتایج این تحقیق حاکی از این است که اندازه گیری اعوجاج در حالت محاسبه تغییرات فازی بهبود چندانی نیافته که دلیل آن درصد کم مارتنزیت توسعه یافته می باشد. اما این بهبود در محاسبات تنش های پسماند بشدت چشمگیر بوده بطوریکه لزوم درنظر گرفتن استحاله های فازی در مدلسازی این فولاد را مشخص می نماید.

هدف این تحقیق دستیابی به فهم بهتر یک فرایند مکانیکی(آزمون کشش) طی یک تحلیل میکرومکانیکی می باشد. در این پژوهش نتایج شبیه سازی المان محدود پلاستیسیته بلوری (cpfe) با نتایج بدست آمده از آزمایش مقایسه می شوند تا توانایی روش مذکور در پیش بینی بافت طی فرایند کشش تک محوره را نشان دهد. در طی این فرایند یک تکنیک گسسته سازی برای بازتولید توابع توزیع پیوسته جهت گیری (odf) مطرح می شود. تغییر شکل غیرکشسان یک تک بلور از لغزش بلوری ناشی می شود که در اینجا تابع قانون اشمید است. در این پژوهش، تغییر شکل مومسان، منحصرا با لغزش نابجایی در نظر گرفته شده است. تئوری پلاستیسیته بلوری در پیوند با روش المان محدود در قالب یک زیربرنامه، بکار رفت تا ناهمسانگردی صفحه ای ورق نمونه را در برنامه آباکوس استاندارد تلویحی پیش بینی نماید و با استفاده از بافت بدست آمده از تکنیک اشعه x، مدل های پر بلور را ایجاد کند.

مواد فوق ریزدانه تولید شده با روش تغییر شکل شدید مومسان به دلیل دارا بودن خواص فیزیکی و مکانیکی منحصر به فرد توجه زیادی از محققان را به خود معطوف کرده اند. در این مطالعه، مس خالص تجاری با فرایند آهنگری چند محوره، که در آن نمونه تغییر شکل کرنش صفحه ای را تجربه می کند، فرآوری شده است. هندسه و کاهش ارتفاع نمونه طوری انتخاب شده است که بعد از هر مرحله از این فرایند شکل ظاهری نمونه حفظ گردد. نمونه های مس تا 8مرحله (کرنش تجمعی 4/6) تحت این فرایند قرار داده شدند. نمونه های تولید شده از نظر مشخصات ریزساختاری، خواص مکانیکی و تغییرات بافت بررسی شده اند. هم چنین از مدل چگالی نابجایی ها به منظور پیش بینی تغییرات ریزساختاری و استحکام تسلیم نمونه ها استفاده شده است. مشاهدات ریزساختاری حاصل از میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان می دهد که مس فوق ریز دانه با اندازه دانه های 170، 155 و 135 نانومتر به ترتیب بعد از مراحل 4، 6 و 8 بدست می آید. نتایج آزمون فشار نشان می دهد که در ابتدا استحکام تسلیم سریعاً افزایش می یابد و سپس از کرنش حدود 4/2 به بعد در مقدار نزدیک به mpa440 تقریباً ثابت باقی می ماند. آنالیز بافت نشان می دهد که مس بعد از مرحله اول دارای بافت نوع مس و در بقیه مراحل دارای بافت نوع برنج می باشد. هم چنین، استحکام بافت ماده مورد مطالعه در ابتدا افزایش می یابد و سپس با افزایش کرنش تجمعی اعمال شده کاهش می یابد. بنابراین، می توان گفت که فرایند آهنگری چند محوره می تواند مواد فوق ریزدانه با بافت نزدیک به بافت تصادفی تولید کند. نتایج تئوری، تحولات ریزساختاری و رفتار مکانیکی، پیش بینی شده با مدل چگالی نابجایی تطابق خوبی را با نتایج تجربی حاصل نشان دادند.