Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Μοντελοποίηση της τεχνικής Νανοδιείσδυσης με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων
Authors: Πραστίτη, Νικολέττα 
Keywords: Nanoindentation;Elasto-plastic modelling;Finite element method;Pile-up phenomenon
Advisor: Κωνσταντινίδης, Γιώργος
Constantinides, Georgios
Issue Date: 2015
Publisher: Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών, Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου
Abstract: Modelling constitutes the cornerstone in the study of complex engineering problems. This valuable tool, is conscripted in this thesis to study the nanoindentation technique. In particular, modelling has contributed to the study of elastic and elastoplastic contact problems. The results obtained from the simulations of elastic contact have been compared with the corresponding analytical solutions. From the comparison, it was revealed that these solutions fail to describe the exact contact problem due to the simplifying assumptions which govern them. By means of numerical methods and modelling, a correction factor was obtained, that improves Sneddon’s analytical solution for the contact problem of a conical indenter with an infinite half-space. Within the context of studying elastoplastic contact, the elastoplastic model was benchmarked with experiments and was found to converge. Furthermore, the ratio 𝐸/𝜎𝑦 was examined with respect to how it affects the behaviour of the material during elastoplastic nanoindentation. Important results have emerged that concern the impact of this ratio on the profiles of the maximum and residual stresses and strains. In addition, the surface profile during the maximum loading and unloading, was investigated and it was ascertained to have a direct influence of the ratio 𝐸/𝜎𝑦 on pile-up effects. Furthermore, it was observed that the reliability of the Oliver-Pharr method (which pertains to the analytical computation of the contact area) diminishes as the pile-up effects intensify. The works of this thesis have been executed in the Nano-/Micro Mechanics of Materials Laboratory and the Research Unit for Nanostructured Materials Systems.
Description: H μοντελοποίηση αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο στη μελέτη πολύπλοκων προβλημάτων μηχανικής. Το πολύτιμο αυτό εργαλείο, επιστρατεύεται στην παρούσα πτυχιακή για τη μελέτη της δοκιμής νανοδιείσδυσης. Συγκεκριμένα, διαμέσου της μοντελοποίησης, μελετήθηκαν προβλήματα ελαστικής και ελαστοπλαστικής επαφής. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων ελαστικής επαφής, έχουν συγκριθεί με τις αντίστοιχες αναλυτικές λύσεις. Από τη σύγκριση, διαφάνηκε η αδυναμία των συγκεκριμένων σχέσεων στην ακριβή περιγραφή του προβλήματος, εξαιτίας των απλουστευτικών υποθέσεων που τις διέπουν. Με την χρήση των αριθμητικών μεθόδων και της μοντελοποίησης, εξάχθηκε διορθωτικός παράγοντας που διορθώνει τη σχέση Sneddon για το πρόβλημα επαφής κωνικής ακίδας με ημι-επίπεδο. Στα πλαίσια μελέτης των ελαστοπλαστικών επαφών, έγινε συγκριτική αξιολόγηση του ελαστοπλαστικού υπολογιστικού μοντέλου με πειραματικές δοκιμές και βρέθηκε ότι τα δύο συγκλίνουν. Επιπλέον, εξετάστηκε η συμπεριφορά του λόγου 𝐸/𝜎𝑦 κατά την ελαστοπλαστική δοκιμή νανοδιείσδυσης. Εξάχθηκαν σημαντικά συμπεράσματα που αφορούν την επιρροή του συγκεκριμένου λόγου στα προφίλ των μέγιστων και εναπομένουσων τάσεων και τροπών. Ακόμη, μελετήθηκαν τα προφίλ φόρτισης και αποφόρτισης του δοκιμίου καθώς ο λόγος 𝐸/𝜎𝑦 μεταβαλλόταν και διαπιστώθηκε η άμεση επίδραση του συγκεκριμένου λόγου σε φαινόμενα συσσώρευσης. Επίσης, παρατηρήθηκε ότι η αξιοπιστία της μεθόδου Oliver-Pharr (η οποία σχετίζεται με τον αναλυτικό υπολογισμό του εμβαδού επαφής) μειώνεται όταν τα φαινόμενα συσσώρευσης εντατικοποιούνται. Οι εργασίες της παρούσας πτυχιακής εκπονήθηκαν στο Εργαστήριο Νανο-/Μικρο-Μηχανικής Υλικών και στην Ερευνητική Μονάδα Νανοδομημένων Συστημάτων Υλικών.
Rights: Απαγορεύεται η δημοσίευση ή αναπαραγωγή, ηλεκτρονική ή άλλη χωρίς τη γραπτή συγκατάθεση του δημιουργού και κατόχου των πνευματικών δικαιωμάτων.
Type: Bachelors Thesis
Appears in Collections:Πτυχιακές Εργασίες/ Bachelor's Degree Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat
Πραστίτη Νικολέττα GR.pdf284.72 kBAdobe PDFView/Open
Πραστίτη Νικολέττα EN.pdf207.75 kBAdobe PDFView/Open
Show full item record

Page view(s) 50

Last Week
Last month
checked on Jun 12, 2019

Download(s) 50

checked on Jun 12, 2019

Google ScholarTM


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.