تعیین خواص مکانیکی مواد به روش نفوذ دینامیکی برای نرخ کرنش و دماهای بالا

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: تعیین خواص مکانیکی مواد به روش نفوذ دینامیکی برای نرخ کرنش و دماهای بالا

ارائه دهنده: Provider: سمانه پورالعجل - رشته مکانیک

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر غلامحسین مجذوبی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر علی علوی نیا-دکتر سعید فعلی-دکتر مجتبی صدیقی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: چهارشنبه-3 اسفند1401

مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر دانشکده فنی ومهندسی

چکیده: Abstract: بسیاری از اجزاء و سازههای مهندسی ممکن است تحت بارگذاریهای دینامیکی و دمای بالا قرار گیرند. بنابراین، آگاهی از رفتار ماده در این‌گونه از بارگذاریها از اهمیت بسزایی برخوردار است. دستگاه های آزمایشی متنوعی از قبیل هاپکینسون کششی و فشاری، گوه پرتابی و تفنگ گازی برای استخراج خواص و رفتار ماده در حالت دینامیکی یا به عبارت دیگر، در نرخکرنش بالا ابداع شدهاند. متأسفانه بسیاری از این دستگاهها پیچیده، پرهزینه و نیازمند استفاده در شرایط ویژهای هستند. از این‌رو ارائه دستگاهها و روشهای کاربردی و سریع و کم هزینهتر می‌تواند تأثیر بسزایی در افزایش بهرهوری و سرعت استخراج نتایج داشته باشد. روش نفوذ یکی از روش‌های نوین، کم مخرب، ارزان، سریع و حتی قابل بهکارگیری برای وسایل در حال کار، برای تعیین معادله ماده و تعیین خواص مکانیکی مواد می‌باشد، که در دهه اخیر برای تعیین برخی خواص ماده نظیر سختی مورد استفاده قرار گرفته است. در حال حاضر از این روش برای تعیین خواص مکانیکی ماده در حالت استاتیکی استفاده می‌شود. هدف این رساله تعمیم و توسعه کاربرد آزمایش نفوذ به بارگذاریهای دینامیکی و دستیابی به خواص مواد در دماها و نرخکرنشهای بالا می باشد. اساس این روش بر استخراج منحنی بار-عمق نفوذ و تبدیل آن به منحنی تنش-کرنش ماده است. در این رساله، دستگاه نفوذ دینامیکی به دو صورت ثابت و قابلیت حمل دستی طراحی و ساخته شدهاست. آزمایش های نفوذ دینامیکی برای سه ماده آلیاژ فولادی، آلومینیوم و مس و در چهار نرخکرنش و چهار دما انجام گردیده است. همچنین، در این تحقیق، با استفاده از نتایج تجربی آزمون نفوذ، شبیهسازی آزمایش نفوذ و روشهای بهینهسازی توسط الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام انبوه ذرات با استفاده از تابع هدف ساروگیت و پیشبینی شبکه عصبی مصنوعی، ثابتهای دو مدل ماده جانسون-کوک و زریلی-آرمسترانگ یا به عبارت دیگر، منحنی های تنش-کرنش سه ماده فوق الذکر تعیین گردیدند. نمودارهای تنش-کرنش به‌دست آمده با منحنیهای تنش-کرنش حاصل از آزمایش هاپکینسون فشاری و ساچمه زنی اعتبارسنجی شدند. تطابق قابل قبولی بین منحنیهای تنش-کرنش تجربی و نمودارهای بهدست آمده از شبیهسازی و بهینهسازی مشاهده گردید. بهطور کلی میتوان نتیجه گرفت که آزمون نفوذ دینامیکی میتواند جایگزین آزمونهای دینامیکی پیچیده مانند آزمایش هاپکینسون و... شود و میتوان تنها با ابزارهای ساده مانند نیروسنج و جابهجاییسنج به خواص ماده دست یافت. این مطالعه نشان میدهد که منحنیهای تنش-کرنش بهدست آمده از بهینهسازی بر پایه مدل ساروگیت خطای کمتری در پیشبینی نمودار تنش-کرنش ماده در مقایسه با منحنیهای بهدست آمده از روش الگوریتم ژنتیک با تابع هدف چندجملهای درجه دو با چندین متغیر داشتند. نتایج شبکه عصبی مصنوعی نشان دادند که با استفاده از بانک اطلاعات از رفتار مواد که درفضای مجازی در دسترس میباشند میتوان منحنی تنش-کرنش مواد را بهدست آورد. این روش که امروزه تحت عنوان یادگیری ماشینی است و با استفاده از هوش مصنوعی مورد استفاده قرار میگیرد همراه با معدنکاوی دادهها میتواند انقلابی در نحوه مطالعه رفتار مواد در آینده ایجاد کند. بهنظر می رسد نتیجه کلیدی این تحقیق این است که میتوان در آینده-ای نه چندان دور با استفاده از دادههای موجود در اینترنت در مورد مواد بتوان با استفاده از هوش مصنوعی بدون نیاز به انجام آزمایشات هزینهبر و شبیهسازیهای زمانبر رفتار مواد را بهطور دقیق پیشبینی نمود.

فایل: ّFile: تنزيل فایل