18209

18209

بهينه‌سازي توزيع ذرات در نانوكامپوزيت AZ31/AL2O3 با هدف بهبود رفتار مكانيكي

كارشناسي ارشد

سازه و بدنه

آبان ماه 1396

دكتر ابوالفضل خلخالي

خودرو

در اين پايان‌نامه به بررسي رفتار الاستيك ـ پلاستيك نانوكامپوزيت‌ها‌ي فلزي شامل تركيبي از نانوذرات AL2O3 و زمينه AZ31 پرداخته شد. از آنجايي كه نقش فاز مياني در اين رفتار بسيار حائز اهميت است، به بررسي و مدلسازي اين فاز توسط المان‌هاي كوهسيو نيز پرداخته شده است. در ابتدا يك مقدمه‌اي از كاربردهاي نانوكامپوزيت‌ها در صنعت خودرو سازي آورده شده است. در فصل بعد، نانوكامپوزيت‌ها تعريف شده و سپس به دو مقاله‌اي كه توسط خانم دستگردي و آقاي شكريه منتشر شده است پرداخته شده و تحقيقاتي كه در اين پايان‌نامه انجام شده است در فصل بعد آورده شده است. در ادامه مدلي كه از يك عكس SEM استخراج شده بود، در نرم‌افزار Abaqus شبيه‌سازي شد. در ابتدا به ارزيابي صحت مدلسازي با مقايسه‌ي آن با مقاله‌ي خانم دستگردي پرداخته شد. پس از صحت سنجي مدل مورد نظر، چنديدن تحليل مختلف، شامل تغيير در اندازه‌ي ذرات و موقعيت‌هاي آن‌ها صورت پذيرفت. با توجه به امكان تغيير در موقعيت و ابعاد ذرات، از آن‌هاي به عنوان متغيرهاي مساله در يك مساله بهينه‌سازي استفاده گرديد به كمك متصل كردن كد Pythonبا نرم‌افزار Matlab به بهينه‌سازي موقعيت نانوذرات پرداخته و بحث شد.

1396/10/03

12/24/2017 12:00:00 AM

To predict and optimize the mechanical properties of new class of advanced composites, real engineering situations and appropriate assumptions should be considered. Moreover, a profound understanding of the relationship between real microstructure of composites and their mechanical properties is necessary. This study is concerned with the debonding damage and particle distribution effects of reinforcements on overall mechanical properties of particulate reinforced light weight metal matrix composites. A micromechanical model is developed to take into account debonding of reinforcements, particle size and the elastoplasticity by means of incremental damage theory. Reinforcement/matrix interfacial debonding phenomena is characterized by a cohesive zone model implemented in finite element method. The results show that the assumption of fully bonded particles in composites under loading is incomplete and the influence of cohesive energy at interface is considerable. In the case of a lower cohesive energy value, there are potential sites for debonding and the stress-strain relation of damaged composite deviates from that of the perfect composite at a lower stress level. Mechanical properties of particulate reinforced composites are highly dependent on the real microstructure of the composite and spatial distribution of reinforcement particles. A new micromechanical model based on defining clustering parameters is presented to take account of effects of the randomness of the particles. For composite with clustering defect, the clustered regions would start yielding at a higher macroscopic stress during uniaxial tension. The finite element simulation based on the real morphology shows that the plastic flow on the matrix inside the cluster is inhibited. Due to the plastic flow constraint, there is a great tendency towards debonding and crack initiation around the perimeter of a cluster. Experimental findings show that there is a strong relationship between damage formation and the local volume fraction of reinforcements.