در این تحقیق، روش اکستروژن-فشار تناوبی به عنوان یکی از روش های تغییر شکل بسیار شدید بر روی نمونه های آلومینیوم خالص تجاری انجام شد. در روش اکستروژن-فشار تناوبی، نمونه به صورت همزمان تحت فرآیند های اکستروژن و آهنگری مقطعی قرار می گیرد. در هر مرحله از فرآیند، کرنش تئوری متوسط 9/0 در ماده ذخیره می شود. در مجموع، پس از چهار مرحله انجام فرآیند اکستروژن-فشار تناوبی، کرنش تئوری متوسط 6/3 در ماده ذخیره شد. برای مطالعه تاثیر این روش بر روی خواص مکانیکی نمونه ها از آزمون های فشار و میکروسختی استفاده شد و میزان کرنش اعمالی و سختی نمونه ها، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش تعداد مراحل فرآیند اکستروژن-فشار تناوبی، سختی نمونه ها افزایش می یابد. این در حالی است که استحکام آن ها در مرحله ی اول فرآیند، افزایش قابل ملاحظه ای داشته ولی در ادامه و با افزایش مراحل فرآیند، تغییرات چندانی در استحکام نمونه ها رخ نمی دهد. برای بررسی اثر ریز شدن اندازه دانه در این روش، از پراش اشعه ی ایکس استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش تعداد مراحل فرآیند اکستروژن-فشار تناوبی، اندازه دانه کاهش می یابد. به منظور بررسی نحوه سیلان ماده در این روش، شبیه سازی های المان محدود با استفاده از نرم افزار abaqus انجام گرفت. با استفاده از شبیه سازی، اثر اصطکاک، زاویه ی قالب و میزان تغییر شکل بر نحوه سیلان و میزان تغییر شکل در نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این، مقایسه ای میان نیروی اعمالی به ماده در شرایط آزمایشگاهی و شبیه سازی انجام شد.

در پروژه حاضر ، پودر آومینیوم با پودر آلومینا در دو اندازه 3 میکرون و 40نانومتری پس از مخلوط سازی ، در زمانهای 5و10و15و20و25 ساعت در آسیاب سیاره ای آسیاکاری شدند. به منظور مقایسه پودرهای آلومینیوم نیز به تنهایی آسیاب شدند. تغییرات مورفولوژی پودر حین آسیاکاری با میکروسکوپ الکترونی بررسی شد . اندازه دانه با آنالیز xrd به روش ویلیامسون هال تعیین گردید. نمونه ها به دو روش پرس سرد-تفجوشی و اکستروژن گرم تولید شدند و آزمون های سختی ، فشار و سایش بر روی آنها انجام گرفت . نتایج نشان می دهد که آسیاکاری مکانیکی منجر به ریز شدن دانه ها تا حد 60 نانومتر و توزیع مناسب تقویت کننده ها می شود. ذرات نانوآلومینا در بهبود خواص مکانیکی موثرتر از ذرات میکرونی می باشند . علاوه بر این اکستروژن در مقایسه با روش متالورژی پودر ، جهت ارتقا چگالی و خصوصیات مکانیکی موثرتر است.

صنایع حمل و نقل به منظور افزایش کارایی و کاهش مصرف سوخت و گازهای آلاینده، بدنبال مواد سبک همانند منیزیم هستند. شکل پذیری ضعیف منیزیم و آلیاژهایش در دمای محیط، کاربرد این آلیاژها را کاهش داده است. از اینرو در پژوهش حاضر، رفتار تغییر شکل آلیاژ منیزیمaz91 در محدوده دمایی 250–425oc و نرخ کرنش 0.001–1 s?1 بوسیله نقشه فرآیندی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این نقشه دامنه های متفاوتی تعیین شده است که عبارت اند از : (1) 3 دامنه متفاوت تبلور مجدد دینامیکی (drx) (2) دامنه لغزش مرزدانه ای در نرخ کرنش پایین و محدوده دمایی 400-425 oc (3) دامنه دوقلویی در دماهای زیر 300 oc. محدوده های ناپایداری سیلان نیز با توجه به معیار های ناپایداری مشخص شده اند؛ (1) باند برشی آدیاباتیک در نرخ کرنش های بالا و دماهای پایین (2) سیلان موضعی در 325oc/1s-1 . از اینرو، شرایط بهینه تغییر شکل آلیاژ az91، تغییر شکل در محدوده دمایی 375-400oc با نرخ کرنش 1s-1 تعیین شده است. علاوه بر این، یک معادله ساختاری برای تنش سیلان به صورت رابطه سینوس هایپربولیک و یک رابطه توانی برای پیش بینی اندازه دانه های تبلور مجدد دینامیکی نیز بدست آمده است.

امروزه مواد نانوساختار و بسیار ریزدانه به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که نسبت به مواد درشت دانه از خود نشان می دهند مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار دارند. از روش های دستیابی به ساختار های بسیار ریزدانه و نانوساختار بکارگیری تغییرشکل های بسیار شدید می باشد. روش پیوند نوردی تجمعی هم یکی از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید است که می تواند ساختارهای نانو و بسیار ریزدانه را در مواد پدیدآورد و از این راه ویژگی های مکانیکی مواد را بهبود بخشد. فرآورده این فرآیند به شکل ورق می باشد. از آنجایی که ورق ها در صنعت معمولا فرآوردهای میانی هستند و برای تولید فرآوده ها نهایی باید دوباره دچار تغییرشکل شوند شکل پذیری آن ها باید بررسی گردد. در این کار با بکارگیری نمودار های حدشکل پذیری خواص شکل پذیری ورق های آلومینیومی فرآوری شده با فرآیند پیوند نورد تجمعی با ساختار نانو و ساختار بسیار ریزدانه بررسی شد. و تاثیر روند فرآیند بر شکل پذیری این ورق ها بررسی گردید. همچنین تاثیر ضخامت، و جهتگیری نسبت به جهت نورد بر شکل پذیری ورق های آلومینیومی نانوساختار بررسی شد. یافته های این کار نشان می ‎ دهد که با افزایش میزان کرنش (افزایش شمار پاس ها هنگام فرآیند پیوند نورد تجمعی) شکل پذیری ورق ها کاهش می یابد و ورق های با ضخامت بیشتر شکل پذیری بیشتری از خود نشان می دهند.

روش المان طبیعی و گالرکین بدون المان از روش های شناخته شده در زمینه مکانیک محاسباتی و روش های بدون المان می باشند. در روش المان طبیعی، توابع شکل با استفاده از مفهوم دیاگرام ورونی به وجود می آیند. در این روش اعمال شرایط مرزی اساسی به راحتی انجام شده و توابع شکل دارای خاصیت دلتای کرانیکر می باشند. در روش گالرکین بدون المان، توابع تقریب با استفاده از روش کمترین مربعات متحرک ساخته می شوند. تقریب کمترین مربعات متحرک روشی برای بدست آوردن سطحی هموار در تعدادی از نقاط مشخص می باشد. در این روش اعمال شرایط مرزی اساسی به راحتی انجام نشده و توابع شکل دارای خاصیت دلتای کرانیکر نمی باشند. در این تحقیق روشی محاسباتی بر اساس ترکیب روش گالرکین بدون المان و روش میان یاب نقطه ای شعاعی ارائه شده است. ترکیب بین این دو روش بوسیله استفاده از توابع شکل بدست امده از روش درون یاب نقطه ای شعاعی بعنوان توابع وزن در روش گالرکین بدون المان می باشد که باعث ایجاد خاصیت دلتای کرانیکر در توابع شکل می گردد. جهت بررسی توانائی روش های بدون المان ذکر شده در شبیه سازی تغییرشکل های پلاستیک بزرگ، تعدادی از فرایند های شکل دهی انتخاب گردید. فرایند های انتخاب شده شامل آزمون کشش در دو حالت تنش صفحه ای و تقارن محوری، فرایند اکستروژن معکوس و اکستروژن مستقیم جهت مقاطع دایره ای با استفاده از شمش اولیه با سطح مقطع گرد می باشد. در فرایندهای اکستروژن، میزان فروروی پانچ به مقادیر کوچکتر تقسیم شده، در پایان هر مرحله، مجموعه ای از گره ها با توجه به هندسه تغییر شکل یافته فعال می گردد. حل مساله برای مقادیر مختلف کاهش سطح مقطع در شرایط اصطکاکی انجام و از رابطه هولمن-لودویک جهت بیان رفتار ماده پس از تسلیم استفاده می شود. توانائی روش ارائه شده بوسیله مقایسه هندسه ماده تغییر شکل یافته، کانتور کرنش معادل و نیروی شکل دهی بر حسب میزان فروروی پانچ با نتایج عملی و نتایج حاصل از شبیه سازی بر اساس روش المان محدود انجام می گردد. مقایسه نتایج بیان کننده همخوانی خوبی بین نتایج حاصل از شبیه سازی بر اساس روشهای بدون المان، المان محدود و نتایج عملی می باشد که نشان می دهد روش های فوق توانائی آنالیز مسائل تغییر شکل های پلاستیک را دارا می باشد.

شکل هندسی پروفایل قالب از مهمترین پارامترهای طراحی در فرایند اکستروژن است. در گذشته، قالبهای متداول در صنایع اکستروژن، قالبهای مخروطی و نود درجه بودند اما با توجه به وجود مشکلات متعدد در ارتباط با استفاده از این قالبها، تجدیدنظر در شکل هندسی پروفایل قالبها ضروری به نظر می رسد. در تحقیق پیش رو با به کارگیری روش تحلیل تختال توسط یک الگوریتم محاسباتی، قالبی با پروفایل بهینه طراحی شده است. این الگوریتم با در نظر گرفتن اثرات دوگانه "کار زائد" و "اصطکاک" بر فشار اکستروژن و برقراری تعادل بین آن دو، قالبی را پیش بینی می کند که نیروی مورد نیاز برای اکستروژن را حداقل کند. اثر نسبت اکستروژن، ویژگیهای کار سختی ماده و اصطکاک بر روی پروفایل بهینه مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که این دو پارامتر اثر قابل توجهی بر روی شکل قالب بهینهی منحنی شکل خواهد داشت. به عبارت دیگر نتایج نشان داد که برای هر ماده ی مهندسی قالب منحنی شکل بهینه ی ویژه ای وجود خواهد داشت. در نهایت صحت و اعتبار روش پیشنهادی توسط روش آزمایشگاهی و شبیه سازی اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که قالبهایی که بر مبنای روش پیشنهادی طراحی شده اند از نقطه نظرهای "متالورژیکی" و "ساخت و تولیدی" در قیاس با قالبهای مخروطی متداول بهبود قابل توجهی یافتهاند. به عبارت دیگر این قالبها در مقایسه با قالبهای مخروطی بهینه علاوه بر اینکه دچار سایش کمتری میشوند به مقدار قابل توجهی نیروی اکستروژن را کاهش خواهند داد و تغییر فرم یکنواختتری را در قطعه ایجاد خواهند نمود.

در این پروژه، ساختار و رفتار خوردگی فولادهای ضدزنگ آستنیتی بدون نیکل نیتروژندار تهیه شده به روش آلیاژسازی مکانیکی بررسی شد. در مرحله اول پودرهای آلیاژی با شروع آسیاکاری از پودرهای فلزی و نیتریدی تحت اتمسفر آرگون تولید و ساختار آنها با آنالیزهای xrd، sem، xrf و لکو بررسی گردید. نتایج نشان داد با افزایش درصد نیتروژن استحاله فریت به آستنیت و آمورف شدن رخ می دهد. بررسی رفتار تف جوشی پودرها با افزودنی مس در دمای ?c 1100 به مدت 3 ساعت نشان داد که 3 درصد وزنی مس قطعاتی با ساختار آستنیتی و اندازه کریستال های نانومتری با تخلخل و دانسیته مناسب حاصل می کند. در مرحله دوم رفتار خوردگی فولادهای تولیدی همراه با فولاد ریخته گری شده آستنیتی 201 در محلول های بازی، خنثی و اسیدی شامل 5/3 درصد یون کلرید توسط روش های الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش های خوردگی نشان داد با افزایش درصد نیتروژن مقاومت خوردگی فولادهای ضدزنگ حاصل بهبود می یابد و مقاومت قطعات تولید شده بهتر از نمونه ریخته گری شده است.

در تحقیق حاضر برای اولین بار، با استفاده از نانوذرات tio2 با ابعاد 20 نانومتری، نانوکامپوزیت al/nano tio2 به روش اتصال نوردی تجمعی ساخته شد. در این تحقیق ورق های آلومینیوم (al 1050 )، پس از چربی زدایی برسکاری شده و نانوذرات tio2 در درصدهای %2-5/0 بین ورق ها توزیع گردید و تحت کاهش ضخامت %50 نورد گردید. این سیکل تا 7 پاس تکرار شد و خواص مکانیکی و میکروسختی و ... از نمونه ها به عمل آمد. نتایج حاصل از آزمایش کشش تک محوری حاکی از بهبود استحکام نهایی نمونه ها با اضافه شدن درصد نانوذرات بود. همچنین با افزایش تعداد پاس فرایند، استحکام بهبود یافت. بهبود استحکام کششی در پاس اول فرایند بسیار محسوس بود و پس از آن افزایش استحکام با شیبی ملایم تر روند صعودی تا پاس سوم از خود نشان داد و پس از آن استحکام نمونه ها تغییر چندانی نداشت. آزمایش میکروسختی با نتایج آزمایش کشش هم خوانی مناسبی داشت. همچنین استحکام باند برای نمونه های arb شده در پاس اول به ازای مقادیر %01/0 تا %2 وزنی توسط تست لایه کنی به عمل آمد و یک مدل ریاضی جدید برای رفتار استحکام باند به ازای کاهش در ضخامت های مختلف ارائه شد، که این مدل ریاضی مقادیر حاصل از آزمایش را به خوبی ارضا می کرد

توزیع یکنواخت چگالی در قطعات متالورژی پودر از اهمیت زیادی برخوردار است. فشرده سازی پودر از طریق اکستروژن در دمای اتاق بر خلاف روشهای معمول فشردن یک طرفه و دو طرفه، امکان تولید محصولات با چگالی بالا و توزیع یکنواخت را فراهم می کند. در این تحقیق شبیه سازی اجزای محدود فرایند اکستروژن پودر فلزهای آلومینیوم و مس توسط نرم افزار آباکوس انجام پذیرفت. به منظور بیان رفتار پودر فلز از مدل گارسون-?تورگارد برای مواد متخلخل که درون نرم افزار آباکوس موجود است استفاده گردید. پارامتر q_1 مورد نیاز برای استفاده از این مدل برابر 385/1 و 209/1 به ترتیب برای آلومینیوم و مس به دست آمد. تاثیر فشار هیدروستاتیک بر چگالی محصول مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهند که دستیابی به چگالی نزدیک به چگالی تئوری در فشرده سازی پودر به روش اکستروژن مستقیم امکان پذیر است. مقایسه این نتایج با کار آزمایشگاهی تطابق خوبی را نشان می دهد.

فرآیند اتصال نوردی تجمعی (arb) به عنوان یک روش تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید ورق های کامپوزیتی با ریزساختار فوق ریزدانه مورد استفاده قرارگرفته است.این روش دارای دو مرحله اصلی شامل اضافه کردن ذرات بین ورق ها و توزیع ذرات در زمینه و تولید ریز ساخناری فوق ریزدانه به وسیله تکرار مراحل فرآیند،می باشد در پژوهش حاضر از فرآیند arb به منظور تولید کامپوزیت های نانوساختار mg- alوکامپوزیت های هیبریدیmg-sic-al استفاده شده است. در این راستا در مرحله اول کامپوزیت al-mg در مقادیر مختلف ذرات توسط فرآیند اتصال نورد تجمعی ساخته شد. همچنین آلومینیوم خالص1050 نیز توسط فرآیند فوق جهت مقایسه با کامپوزیت های تولیدی ساخته شد. در این میان ریزساختار و نحوه توزیع ذرات در زمینه توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی sem و آنالیز پراش اشعه x (xrd) مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی ریزساختار کامپوزیت های تولیدی یک توزیع مناسب ذرات mg را در زمینه نشان داد. آنالیزها نشان دهنده آنست که اندازه متوسط دانه ها در نمونه های آلومینیوم خالص پس از هشت مرحله فرآیند arb تقریبا برابر با 264 نانومتر و در کامپوزیت های al-mg تقریبا برابر با 135 نانومتر است. خواص مکانیکی کامپوزیت های تولیدی و نیز آلومینیوم خالص تولیدشده توسط فرآیند arb توسط آزمون کشش، ریز سختی سنجی و خمش سه نقطه ای، مورد ارزیابی قرار گرفتند. خواص سایشی نمونه ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادکه استحکام ، سختی و استحکام خمشی کامپوزیت های تولیدی با افزایش تعداد مراحل arb افزایش می یابد همچنین مقاومت سایش لغزشی کامپوزیت های تولیدشده و همچنین آلومینیوم خالص در مراحل اولیه فرآیند arb افزایش و سپس با افزایش تعداد مراحل، کاهش می یابد. بررسی های sem از سطوح شکست نمونه ها بعد از آزمایش کشش، نشان داد که نوع شکست، شکست نرم برشی همراه با دیمپل های کم عمق و کشیده است. در مرحله دوم کامپوزیت هیبریدی al-mg-sic با مقادیر مختلف از ذرات mg و sic توسط فرآیند arb ساخته شد. تغییرات خواص مکانیکی در حالات مختلف، توسط آزمون کشش اندازه گیری و بررسی شد. نتایج نشان داد که با اضافه کردن مخلوط ذرات mg و sicانعطاف پذیری و استحکام همزمان افزایش یافتند. همچنین در کسر حجمی ثابت از ذرات، کامپوزیت های al-mg-sic دارای استحکام و انعطاف پذیری بالاتر نسبت به کامپوزیت های al-mg وal-sic می باشند.

در تحقیق حاضر برای اولین بار، با استفاده ار میکروذرات sic با ابعاد mµ20 کامپوزیت cu/sic به روش اتصال نوردی تجمعی ساخته شد. در این تحقیق ابتدا دو ورق مس پس از چربی زدایی برس کاری شده و ذرات sic در درصدهای مختلف بین 4/0 – 1/0 بین انها توزیع گردید و تحت کاهش ضخامت ?50 نورد گردید. این سیکل تا 5 پاس تکرار شد و خواص مکانیکی و ریزساختار نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش کشش تک محوری حاکی از بهبود استحکام نهایی نمونه ها با اضافه شدن ذرات sic می باشد. به طوریکه در سیکل پنجم از فرایند arb استحکام کششی در نمونه 1/0 درصد وزنی از 371 مگاپاسکال به 393 مگاپاسکال در نمونه 4/0 درصد وزنی از ذرات sic رسید. همچنین با افزایش تعداد سیکل فرایند، در یک درصد وزنی ثابت از ذرات تقویت کننده استحکام بهبود یافت. به طوریکه در 2/0 درصد وزنی از ذرات sic استحکام از 319 مگاپاسکال در سیکل دوم به 347 مگاپاسکال در سیکل سوم از فرایند arb رسید. آزمایش میکروسختی با نتایج آزمایش کشش همخوانی مناسبی داشت به طوریکه با افزایش تعداد مراحل arb در یک درصد وزنی ثابت از ذرات sic ریزسختی ازvhn 116 به vhn132 در3/0درصد وزنی از پودر sic رسید. همچنین ریزسختی با افزایش میزان پودر sic افزایش یافت. واژه های کلیدی: اتصال نوردی تجمعی، پودر sic، کامپوزیت های زمینه فلزی، خواص مکانیکی، مقاومت به سایش، ریز سختی.

در تحقیق حاضر کامپوزیت نانو لایه مس-آهن با استفاده از روش پرس و نورد متوالی در درصد های وزنی 12، 23/9 و 36/9 درصد آهن تولید گردید. در این راستا ابتدا شرایط بهینه دما، فشار و زمان اعمال شده جهت ایجاد اتصال مناسب میان فویل های مس و آهن توسط فرآیند پرس در دمای بالا بدست آمد. شایان ذکر است که کامپوزیت نانو لایه فوق طی پنج مرحله فرآیند پرس و نورد متوالی و اعمال کرنش 8/5 در شرایط بهینه حاصل از مرحله قبل تولید شدند. سپس تاثیر درصد های مختلف آهن در هر مرحله از فرآیند پرس و نورد متوالی بر استحکام کششی نهایی، انعطاف پذیری، میکروسختی، مقاومت الکتریکی، سطوح شکست و خواص سایشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان دهنده آن است که با افزایش تعداد مراحل فرآیند تولید استحکام کششی نهایی، میکروسختی، انعطاف پذیری و هدایت الکتریکی افزایش یافته و مقاومت به سایش کاهش یافته است. همچنین با افزایش درصد آهن در کامپوزیت تولید شده استحکام کششی نهایی، مقاومت الکتریکی و مقاومت به سایش افزایش یافته و انعطاف پذیری کاهش یافته است.

در این رساله، رفتار مکانیکی گروه های نوینی از فولادهای مستحکم پیشرفته موسوم به فولادهای twip و trip مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور، سه فولاد پر منگنز (بیش از 20 درصد وزنی)، با غلظت های متفاوت کربن (07/0، 16/0 و 49/0 %)، به ترتیب با نامهای متعارف lc، mc و hc ریخته گری شد. ریزساختار فولاد کم کربن (07/0 %) در دمای اتاق، شامل دو فاز آستنیت و مارتنزیت اپسیلون بود. لیکن، دو فولاد دیگر (16/0 و 49/0%)، دارای ریزساختار کاملاً آستنیتی بودند. با توجه به اینکه رفتار ترمومکانیکی فولادهای مذکور، در مرحله تولید از اهمیت بالایی برخوردار است، رفتار تغییر شکل گرم این فولادها، در حالت ریختگی، برای نخستین بار مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های فشار گرم، در دماهای مختلف (900، 1000 و 1100 درجه سانتیگراد) و نرخ کرنش های متفاوت (01/0، 1/0، 1 و 10 بر ثانیه) با استفاده از یک دستگاه شبیه ساز ترمومکانیکی گلیبل انجام شد. نرم شدن فولاد پر کربن (hc)، در کرنش های بسیار کوچک آغاز شد. در برخی از آزمایش ها، نرم شدن فولاد مذکور تا پایان تغییر شکل (کرنش حقیقی 8/0)، ادامه یافت و حالت پایدار مشاهده نشد. مطالعات ریزساختاری، نشان دهنده وقوع تبلور مجدد دینامیکی در تمام آزمایش های فشاری انجام شده بر روی این فولاد بود. در مقابل، تغییر شکل گرم فولاد کم کربن (lc)، به ندرت با نرم شدن همراه بود. ریزساختار نمونه های تغییر شکل یافته این فولاد، نشان داد که در دانه های تبلور مجدد یافته بسیار کوچک، تشکیل فاز مارتنزیت، متوقف گردید. به منظور مطالعه رفتار مکانیکی فولاد های مذکور در نرخ کرنش های بالا، یک ماشین آزمایش پیچشی با نرخ کرنش بالا، برای نخستین بار در کشور طراحی و ساخته شد. مبنای عملکرد دستگاه، بر پایه تکنیک میله های هاپکینسون استوار است. مقادیر تنش – کرنش اعمال شده به نمونه آزمایش، با اندازه گیری پالس های کرنش الاستیک در میله های موسوم به ورودی و خروجی محاسبه می گردد. نگهدارنده های دستگاه، به گونه ای طراحی شد که امواج پیچشی در زمانی بسیار کوتاه (حدود 50 میکروثانیه) تولید شده و انتشار آنها در میله های دستگاه، نیز قابل کنترل باشد. دستگاه مذکور، قابلیت آزمایش مواد در محدوده نرخ کرنش چند صد تا چند هزار بر ثانیه را داراست. هر سه فولاد، با استفاده از دستگاه ساخته شده، در محدوده نرخ کرنش حدود 500 تا 1800 بر ثانیه، مورد آزمایش تغییر شکل دینامیکی قرار گرفتند. مطابق انتظار، با افزایش نرخ کرنش از شرایط شبه استاتیک تا نرخ کرنش حدود 500 بر ثانیه، مقادیر تنش سیلان هر سه فولاد افزایش یافت. در محدوده نرخ کرنش های بیش از 500 بر ثانیه، با افزایش نرخ کرنش، تنش سیلان فولادهای mc و hc، کماکان سیر صعودی داشت. لیکن، با افزایش نرخ کرنش در این محدوده، ، تنش های سیلان فولاد lc، اندکی کاهش یافت. همچنین، تأثیر تغییر شکل شبه استاتیک اعمال شده به فولادها، بر روی رفتار تغییر شکل دینامیکی بعدی آنها نیز مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد که تنش سیلان فولاد های مورد مطالعه در آزمایش های نرخ کرنش بالا، به مثبت یا منفی بودن کرنش شبه استاتیک قبلی نیز وابسته است. رفتار تغییر شکل دینامیکی فولادها، به روش المان محدود نیز مطالعه شد. تحلیل های میدان کوپله (مکانیکی – حرارتی) به وسیله نرم افزار انسیس انجام گردید. با استفاده از تحلیل های مذکور، تأثیر هندسه نمونه آزمایش بر توزیع کرنش و افزایش دمای بی دررو در نمونه های پیچشی، برای نخستین بار مورد بررسی قرار گرفت. بر این مبنا، تأثیر افزایش دمای بی دررو بر انرژی نقص چیده شدن و مکانیزم غالب تغییر شکل پلاستیک در فولادهای مورد مطالعه، بررسی گردید. مشخص شد که به دلیل افزایش دمای بی دررو در حین تغییر شکل دینامیکی، مکانیزم غالب تغییر شکل پلاستیک فولادهای hc و lc تغییر می یابد. اما، در مورد فولاد متوسط کربن (mc)، مکانیزم غالب تغییر شکل پلاستیک در کل محدوده نرخ کرنش آزمایش شده، تشکیل دوقلویی های مکانیکی بود. رفتار مکانیکی این فولاد در نرخ کرنش های مختلف، بر یک مدل پدیده شناختی با مبنای فیزیکی منطبق گردید. مدل مذکور، قابلیت پیش بینی تنش های سیلان و کارسختی بالای فولاد در محدوده نرخ کرنش آزمایش شده را دارا بود.

آنالیز اجزای محدود آزمون فشار با نمونه ی سنجه دار کارپذیری فلزات نقش عمده ای در فرآیندهای شکل دهی بازی می کند. به دلیل ماهیت پیچیده ی کارپذیری، نمی توان آن را تنها با یک آزمون خاص مورد ارزیابی قرار داد. به همین دلیل، تعداد زیادی آزمون جهت بررسی این پارامتر به وجود آمده است. در تحقیق حاضر با انجام شبیه سازی رایانه ای بر روی یکی از آزمون های ویژه ی کارپذیری به نام آزمون فشار با نمونه ی سنجه دار در دماها و نرخ کرنش های متفاوت، معادلات اساسی شارش داغ بر پایه ی سینوس هایپربولیک و روش های گوناگون تعیین محدوده ی امن کارپذیری داغ بر اساس سه مدل پارامتر آلفا، مدل دینامیکی مواد و درصد حجم سنجه ی پخش شده ، تشریح گردید. همچنین ریزساختار نهایی نمونه ی تبلور مجدد یافته با استفاده از مدل cellular automata شبیه سازی شد. لازم به گفتن است که برای این منظور، از آلیاژ آلومینیوم 6061 به عنوان ماده ی مدل و نرم افزار اجزای محدود deform-2d استفاده شد. در رهیافت دیگر این تحقیق، با استفاده از افزایش دمای رخ داده در ناحیه ی سنجه ی نمونه به دلیل تغییر شکل پلاستیک، فاکتور آدیاباتیک افزایش دما برای نرخ کرنش های متفاوت فرموله شد. در نهایت نیز با تغییر نسبت ارتفاع به قطر ناحیه ی سنجه، مسیرهای کرنشی و خط حد شکست در دماهای مختلف برای این آلیاژ رسم گردید. واژگان کلیدی: کارپذیری، آزمون فشار با نمونه ی سنجه دار، آنالیز اجزای محدود، معادلات اساسی، خط حد شکست

در این تحقیق تحلیل اجزای محدود فرآیند سخت گردانی استحاله ای سطحی با استفاده از پرتو متحرک پر انرژی بر روی فولاد s355 بصورت حرارتی و متالورژیکی به انجام رسید. به منظور بررسی وجه متالورژی این فرآیند، مدل های متالورژیکی متفاوتی در گردش اطلاعات نرم افزار اجزای محدود abaqus بکار گرفته شد. مدل های متالورژیکی اتخاذ شده، با استفاده از نمودار آزمایشگاهی استحاله در حین سرمایش پیوسته فولاد s355 کالیبره، و با استفاده از پروفایل سختی در آزمون سختی پذیری استاندارد(آزمون جمینی) تائید گردیدند. بعلاوه اثرات بکار گیری دو راهبرد متفاوت یعنی " راهبرد کنترل توان" و "راهبرد کنترل سرعت" بر روی تنظیم بیشینه دما بر روی سطح قطعه کار مورد مطالعه قرار گرفت.