شماره ركورد
25995
شماره راهنما
CIV2 249
عنوان
بررسي توزيع حلشونده در يك ديسك محدود تحت تأثير ميدانهاي الاستيك ناشي از يك ديسكلينيشن در خارج از مركز ديسك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران - سازه
دانشكده
مهندسي عمران و حمل و نقل
تاريخ دفاع
1405/3/9
صفحه شمار
145 ص.
استاد راهنما
حامد هفت برادران
كليدواژه فارسي
جامدهاي محلول , ديسكلينيشن , بازتوزيع اتمهاي حلشونده , يدان الاستيك , مكانيك آماري , روش مونتكارلو , نقصها بلوري
چكيده فارسي
تعيين خواص فيزيكي و مكانيكي نهايي مواد، به آرايش و برهمكنش بين اجزاي سازندهُ ميكروسكوپي آنها وابسته است. در اين ميان، نقصهاي ساختاري مواد، مانند نابجاييها و ديسكلينيشنها و برهمكنش اين نقصها با اتمهاي حلشونده، سازوكارهاي اصلي حاكم بر استحكام، خزش و پايداري فازها را شكل ميدهند. اين پژوهش بر ديسكلينيشنهاي گوهاي تمركز دارد كه بهعنوان نقصي خطي با تقارن دوراني، ميدانهاي تنش بلندبرد توليد ميكنند. ميدانهاي تنش ناشي از اين نقص، نيرويي بر اتمهاي حلشونده وارد ميآورد كه منجر به تفكيك يا بازتوزيع اين اتمها در اطراف نواحي پرانرژي ميشود، پديدهاي كه تحت عنوان برهمكنش الاستيك شناخته ميشود.
هدف اصلي اين تحقيق، مدلسازي و شبيهسازي توزيع تعادلي اتمهاي حلشونده در يك ديسك محدود تحت تأثير ميدان الاستيك ناشي از يك ديسكلينيشن گوهاي است كه درون ديسك قرار دارد. برخلاف مدلهاي كلاسيك كه اغلب محيطهاي بينهايت را در نظر ميگيرند، در نظر گرفتن مرزهاي محدود ديسك و موقعيت نامتقارن ديسكلينيشن، چالشي جديد در تحليل ميدانهاي تنش ايجاد ميكند كه در نهايت به توزيع تنشي نامتقارن و پيچيدهتر، در مقايسه با حالتهاي داراي تقارن مركزي، منجر ميشود.
در گام نخست، با حل معادلات تئوري الاستيسيته خطي و استفاده از روشهاي مناسب براي اعمال شرايط مرزي در مسئله ديسك محدود، مؤلفههاي ميدانهاي تنش و كرنش ناشي از ديسكلينيشن، هم براي حالت قرارگيري در مركز ديسك و هم براي حالت خارج از مركز، بهصورت تحليلي محاسبه شدند. در گام دوم، با بهكارگيري رويكرد مكانيك آماري، انرژي برهمكنش هر اتم حلشونده با ميدان الاستيك ديسكلينيشن محاسبه شد و سپس، با استفاده از الگوريتم شبيهسازي مونتكارلو و الگوريتم متروپوليس، توزيع فضايي اتمهاي حلشونده در شرايط تعادل ترموديناميكي و در دماي معين شبيهسازي شد.
نتايج شبيهسازي بهوضوح نشان داد كه آرايش نامتقارن ديسكلينيشن منجر به الگوهاي تفكيك نامتقارن اتمهاي حلشونده ميشود؛ در مقايسه با حالت مركزي كه در آن الگوي تفكيك معمولاً داراي تقارن است. در حالت خارج از مركز، بيشترين چگالي اتمهاي حلشونده در سمتي از ديسك مشاهده شد كه فاصله كمتري با ديسكلينيشن دارد، اما اين تجمع به دليل تأثير مرزها بهصورت يكنواخت توزيع نميشود. اين يافتهها نهتنها درك ما را از نحوه تأثير هندسه نمونه و مرزها بر رفتار نقصها بهبود ميبخشند، بلكه رهنمودهاي عملي براي طراحي ريزساختار مواد از طريق كنترل دقيق محل قرارگيري نقصها و در نتيجه مديريت تفكيك اتمي فراهم ميآورند. اين مطالعه گامي در جهت پيشبيني خواص مواد بر پايه نقصها، بهويژه در نانوساختارها و مواد با ابعاد محدود، تلقي ميشود.
كليدواژه لاتين
Wedge Disclination, Solid Solution, Solute, Elastic Field, Equilibrium Distribution, Atomic Segregation, Statistical Mechanics, Monte Carlo Simulation, Crystalline Defects, Residual Stress. , Wedge Disclination , Solid Solution , Solute , Elastic Field , Monte Carlo Simulation , Crystalline Defects , Statistical Mechanics
عنوان لاتين
Investigating the solute distribution in a finite disk under the influence of elastic fields caused by a disclination
گروه آموزشي
مهندسي عمران
چكيده لاتين
The physical and mechanical behavior of engineering materials is strongly influenced by the way their microscopic building blocks are arranged and interact. Among these, crystalline defects such as dislocations and disclinations, together with solute atoms, play a central role in determining strength, creep resistance, and phase stability. This study concentrates on wedge disclinations, a class of rotational symmetry defects that produce long-range elastic stress fields. These stress fields interact with solute atoms, driving their segregation or redistribution around regions of high elastic energy, a process known as elastic interaction.
The purpose of this work is to model and simulate how solute atoms reach equilibrium within a finite circular disk when exposed to the elastic field generated by an off-center wedge disclination. Unlike traditional models that assume infinite media, this configuration includes the effects of finite boundaries and geometric asymmetry, leading to a more complex and non-symmetric stress distribution.
In the first stage, equations from linear elasticity theory were solved while enforcing stress-free boundary conditions along the outer rim of the disk. This provided the complete stress and strain field components caused by the displaced disclination, calculated either analytically or with high-precision numerical methods. Next, based on a statistical mechanics framework, the elastic interaction energy between solute atoms and the disclination field was evaluated. The Monte Carlo Metropolis algorithm was then employed to simulate the equilibrium spatial distribution of solute atoms at a specified temperature.
The results show that an off-center disclination leads to asymmetric solute segregation. Whereas a centered disclination yields a nearly circular segregation pattern, the off-center configuration concentrates solute atoms on the side of the disk closer to the defect. These observations highlight how the presence of disclination influence distribution of point defects in a circular disc. Overall, this research contributes to the understanding of defect-driven properties in nanostructured and finite-sized materials.
تعداد فصل ها
4
فهرست مطالب pdf
162798
نويسنده