Προσομοίωση της λείανσης χαλκού με λειαντικούς κόκκους διαμαντιού σε νανοκλίμακα με τη μέθοδο της μοριακής δυναμικής

Σαββόπουλος, Ιωάννης; Savvopoulos, Ioannis

dc.contributor.author	Σαββόπουλος, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Savvopoulos, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2015-06-11T11:18:21Z
dc.date.available	2015-06-11T11:18:21Z
dc.date.issued	2015-06-11
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40826
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9531
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Simulation	en
dc.subject	Μοριακή δυναμική	en
dc.subject	Κόκκοι λείανσης	el
dc.subject	Λείανση στη νανοκλίμακα	el
dc.subject	Σχηματισμός αποβλήτου	el
dc.subject	Molecular dynamics	en
dc.subject	Abrasive grains	en
dc.subject	Nanoscale grinding	en
dc.subject	Chip formation	en
dc.title	Προσομοίωση της λείανσης χαλκού με λειαντικούς κόκκους διαμαντιού σε νανοκλίμακα με τη μέθοδο της μοριακής δυναμικής	el
dc.title	Molecular Dynamics Simulation of Nanometric Grinding with Abrasive Grains	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Κατεργασίες των υλικών	el
heal.classification	Τεχνολογία των υλικών	el
heal.classification	Επιστήμη των υλικών	el
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.classification	Μηχανική των υλικών	el
heal.classification	Mechanical engineering	en
heal.classification	Mechanics of materials	en
heal.classification	Materials science	en
heal.classification	Nanotechnology	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-02-03
heal.abstract	Η προσομοίωση Μοριακής Δυναμικής παίζει έναν εξέχοντα ρόλο ανάμεσα στις τεχνικές προσομοίωσης που ασχολούνται με την ανάλυση της συμπεριφοράς των υλικών σε ατομικό επίπεδο. Η πρόβλεψη της συμπεριφοράς των υλικών, βασιζόμενη σε μια ανάλυση ατομικού επιπέδου, παρέχει χρήσιμες και ακριβείς πληροφορίες για μια πληθώρα εφαρμογών, που αφορούν στην επιστήμη των υλικών, την τριβολογία και τις κατεργασίες. Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται αναλυτική περιγραφή της μεθόδου της Μοριακής Δυναμικής για χρήση της στην προσομοίωση λείανσης χαλκού με κόκκους διαμαντιού στη νανοκλίμακα, αξιολόγηση της ποιότητας των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων συγκριτικά με άλλες μελέτες και πειράματα, καθώς και διερεύνηση της καταλληλότητας της εν λόγω μεθόδου σε αντίστοιχες προσομοιώσεις νανοκατεργασιών. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή στις μοριακές προσομοιώσεις και μία σύντομη παράθεση των επικρατέστερων μεθόδων που εφαρμόζονται. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται μία ενδελεχής μελέτη των ειδών των ατόμων που παίρνουν μέρος στην προσομοίωση, των δυναμικών ενέργειας και των μεθόδων ολοκλήρωσης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν, των συναρτήσεων επιθυμητής θερμοκρασίας και επαναπροσδιορισμού ταχυτήτων. Ταυτόχρονα, αναλύονται τα πλεονεκτήματα, τα μειονεκτήματα, καθώς και το σκεπτικό της εφαρμογής της προσομοίωσης Μοριακής Δυναμικής στις νανοκατεργασίες. Στο τρίτο κεφάλαιο έχουμε μία ανασκόπηση πολλών διαφορετικών εφαρμογών της προσομοίωσης Μοριακής Δυναμικής στις κατεργασίες νανοκλίμακας, καθώς και αναλυτική περιγραφή κάποιων επιλεγμένων μελετών προσομοίωσης νανοκατεργασιών με τη βοήθεια της Μοριακής Δυναμικής, που είναι συναφείς με την παρούσα διπλωματική εργασία. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται αρχικά η δομή του αλγόριθμου και στη συνέχεια γίνεται λεπτομερής ανάλυση του βασικού κώδικα προσομοίωσης, καθώς και των προσθηκών και των τροποποιήσεων που έγιναν σε αυτόν για να επιτύχουμε την αποτελεσματική προσομοίωση της κατεργασίας της λείανσης χαλκού με κόκκους διαμαντιού σε νανοκλίμακα. Ο κώδικας αναπτύχθηκε με τη χρήση του υπολογιστικού πακέτου Matlab R2009b. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται διεξοδικά τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων που πραγματοποιήθηκαν. Μελετώνται η εξέλιξη της διαδικασίας αποβολής υλικού, η μεταβολή των θερμοκρασιών και οι αναπτυσσόμενες δυνάμεις εντός του όγκου του υλικού για διαφορετικά βάθη κοπής και για συγκεκριμένες μεταβολές της γεωμετρίας και της ταχύτητας του κόκκου λείανσης. Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο αναλύονται τα συμπεράσματα που μπορούμε να εξάγουμε από τις προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν και τη σύγκριση των αποτελεσμάτων μας με αυτά άλλων ερευνητών, για τα διάφορα μεγέθη που μας απασχολούν (δυνάμεις κοπής του κόκκου, αναπτυσσόμενες θερμοκρασίες του τεμαχίου κατεργασίας, ποιότητα της κατεργαζόμενης επιφάνειας, μηχανισμός σχηματισμού αποβλήτου). Επίσης, στο τέλος του κεφαλαίου, παρατίθενται κάποιες προτάσεις για περεταίρω μελέτη και έρευνα.	el
heal.abstract	Molecular Dynamics (MD) simulation has a prominent role among simulation techniques involved with the analysis of material behavior at an atomic level. The prediction of material behavior, based on an atomic level of analysis, provide useful and accurate information for a variety of applications, relating to material science, tribology and machining processes. This thesis presents a detailed description of the method of Molecular Dynamics used in the copper grinding simulation with diamond abrasive grains at the nanoscale, while assessing the quality of the simulations’ results compared with other studies and experiments and investigating the adequacy of this method in corresponding micro-machining simulations. The first chapter is an introduction to molecular simulations and a brief statement of the prevailing methods applied. The second chapter presents a thorough study on the kinds of atoms that take part in the simulation, the energy potentials and integration methods that can be used, the desired temperature and redefining speed functions. At the same time, the advantages, disadvantages and the reasoning behind the application of MD simulations on micro-machining are analyzed. In the third chapter we have an overview of many different applications of MD simulations on nanoscale machining processes and a detailed description of some selected MD simulation studies of micro-machining, which are relevant to this thesis. In the fourth chapter, first the structure of the algorithm and then a detailed analysis of the basic simulation code is described. The additions and modifications of the basic MD simulation code, in order to achieve an efficient simulation of the process of copper grinding with diamond abrasive grains at the nanoscale, are also presented. The code was developed using the computational package Matlab R2009b. The fifth chapter presents the detailed results of the simulations performed. The progress of the material removal process, the variation of temperature values and the developing forces within the workpiece, for different cutting depths and specific changes concerning the geometry and speed of the abrasive grain, are considered. The sixth and last chapter examines the conclusions that can be drawn from the various simulations that took place and the comparison of our results with those of other researchers, concerning distinct variables (cutting forces of abrasive grain, developing temperatures in the workpiece, quality of the processed surface, chip formation mechanism). At the end of the chapter, some suggestions for further study and research are also listed.	en
heal.advisorName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μανωλακος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Βοσνιάκος, Γεώργιος - Χριστόφορος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	212 σ.
heal.fullTextAvailability	true