Προσομοίωση της λείανσης χαλκού με λειαντικούς κόκκους διαμαντιού σε νανοκλίμακα με τη μέθοδο της μοριακής δυναμικής - Σαββόπουλος, Ιωάννης (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών, 2015)
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.