تحقیق پلاسیسیته کریستال

توضیحات

 عنوان فارسی: پلاسیسیته کریستال Crystal Plasisity

• مقدمه
• کریستال پلاستیسیته
• تاریخچه‌ی علمی پژوهش
• منابع

مقدمه

در فیزیک، علم مواد و دانش مکانیک به فرآیند تغییر شکل‌های برگشت‌ناپذیر مواد جامد تحت اثر رفتارهای خمیری یا موم‌سانی، پلاستیسیته گویند. در علوم مهندسی، تغییر رفتار ماده از حالت کشسان به موم‌سان، تسلیم گفته می‌شود. هنگامی که بسیاری از مواد چکش‌خوار کشیده شوند از خود خاصیت کشسانی نشان می‌دهند. بدین معنا که متناسب با افزایش بار ماده کشیده می‌شود و اگر ماده رها شود، به شکل اولیه خود بازمی‌گردد. اما هنگامی که بار وارده از حد معینی (تنش تسلیم) گذشت، آنگاه ماده با سرعت بیشتری تغییر شکل می‌دهد و بخشی از تغییر شکل نیز پس از برداشتن بار باقی می‌ماند. بدین بخش از تغییر شکل، تغییر شکل موم‌سان و یا تغییر شکل پلاستیک گفته می‌شود. این پدیده در شکل زیر نمایش داده شده است.

شکل 1 : نمودار تنش-کرنش

پلاستیسته خاصیتی از ماده است که بدون افزوده شدن تنش نیروها، به شکل غیرقابل بازگشت رخ می‌دهد. مواد پلاستیک در حالت سختی بالا تنش بیشتری را برای تغییر شکل پلاستیک بیشتر نیاز خواهند داشت. به شکل کلی تغییر شکل پلاستیک بستگی به سرعت تغییر شکل خواهد داشت بدین معنی که، تغییر شکل بیشتر نیازمند تنش بیشتری خواهد بود. به چنین موادی ویسکوپلاستیسیته می‌گویند.

تغییر شکل پلاستیک در موادی مانند فلزات، خاک، سنگ، بتن، فوم، استخوان و پوست قابل مشاهده است. اگر چه مکانیسم‌های فیزیکی که باعث تغییر شکل پلاستیک می‌شوند می‌توانند بسیار گسترده باشند اما در مقیاس کریستالی، پلاستیسیته در فلزات معمولاً نتیجه «نابجایی» است.

در بیشتر مواد کریستالی چنین عیوبی به ندرت اتفاق می‌افتد، اما در بعضی یا بخشی از ساختمان کریستال به کرات اتفاق می‌افتد. در این موارد، کریستالیزه شدن پلاستیک حاصل می‌گردد. در مواد سخت و ترد مثل سنگ، بتن و استخوان، پلاستیسته به وسیله پیشرفت ترک‌های مویی ایجاد می‌گردد. در بسیاری از فلزات چکش خوار و نرم، بارهای کششی وارده بر نمونه می‌تواند منجر به یک رفتار الاستیک شود. هر گونه اضافه شدن به این بار منجر به ازدیاد افزایش طول می‌گردد. وقتی که بار برداشته می‌شود، قطعه به ابعاد اولیه خود بازمی‌گردد؛ ولی با این وجود اگر بار اضافه شود، به یک نقطه تسلیم که نیروی اضافه شده بر آن به سرعت از محدوده حالت الاستیک دور می‌شود می رسیم. حالا هنگام برداشت بار، مقداری از تغییر فرم باقی خواهد ماند. تغییر فرم الاستیک به شکل تقریبی به سرعت و زمان وارد شدن نیرو بستگی دارد. همان‌طور که در شکل قبل نشان داده شده است، تغییر شکل شامل تغییر شکل الاستیک می‌باشد همچنین به عنوان تغییر شکل الاستیک پلاستیک یا الاستو پلاستیک از این فلزات یاد می‌شود.

2-کریستال پلاستیسیته

گستره وسیعی از فلزات مورد استفاده در کاربردهای مهندسی به‌صورت پلی‌کریستال می‌باشند. ناهمسان‌گردی الاستیک و پلاستیک دانه‌ها در مواد پلی‌کریستال باعث به وجود آمدن ناسازگاری بین دانه‌ها می‌شود. وجود این واقعیت در فرآیند تغییر شکل فلزات دلالت بر این دارد که تغییر شکل در مقیاس ریزساختار ناهمگن می‌باشد. مواد پلی‌کریستال در مقیاس میکرو و مزو رفتار بسیار متفاوتی از آنچه در مقیاس ماکرو دارند از خود نشان می‌دهند. در نتیجه تنش‌های محلی، کرنش‌ها، و دوران‌های درون هر دانه به‌صورت غیریکنواخت و ناپیوسته خواهد بود. تنش‌ها، کرنش‌ها و دوران‌ها نه تنها به جهت دانه‌ها بستگی خواهند داشت بلکه از قیدها و محدودیت‌هایی که دانه‌های مجاور ایجاد می‌کنند، نیز تأثیر خواهند پذیرفت.

تئوری پلاستیسیته مورد استفاده در ماکرومکانیک با استفاده از مشاهدات تجربی در مقیاس ماکرو پی‌ریزی شده است که به پدیده‌های تغییر شکل در فلزات با یک دید محیط پیوسته نگاه می‌کند. این تئوری که با عنوان پلاستیسیته پدیداری نیز شناخته می‌شود، مکانیزم‌هایی که باعث ایجاد تغییرشکل پلاستیک می‌شوند را در نظر نمی‌گیرد و تغییر شکل را به‌صورت یکنواخت فرض می‌کند. در حالی که تغییر شکل در فلزات ناشی از لغزش در روی صفحاتی خاص و در جهاتی خاص می‌باشد که این باعث غیریکنواختی تغییر شکل در مقیاس میکروساختار می‌شود. به همین دلیل این تئوری در پیش‌بینی تغییر شکل در مقیاس میکروساختار و همچنین مطالعه تأثیرات مشخصات دانه‌ها و بافت فلز بر روی روند تغییر شکل ناتوان است. بنا بر آنچه گفته شد اخیرا استفاده از تئوری کریستال پلاسیتسیته که با یک رویکرد فیزیکی تغییر شکل در فلزات کریستالی را مورد مطالعه قرار می‌دهد، مورد توجه محققان زمینه علم مواد و مکانیک قرار گرفته است.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.