Accounting for the Inhomogeneity of Deformation in Identification of Microstructure Evolution Model

• Autorzy: Szeliga D. , Kuziak R. , Kopp R. , Smyk G. , Pietrzyk M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0494

Warianty tytułu

PL

Niejednorodność odkształcenia w identyfikacji modelu rozwoju mikrostruktury

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the problem of identification of microstructure evolution model on the basis of two-step compression test. Classical interpretation of this test assumes uniform fields of strains, stresses and temperatures in the deformation zone and calculates the coefficients in the model on the basis of force measurements in the second step. In the present paper the inverse approach was applied. Finite element (FE) simulations of the compression test were performed and local values of microstructural parameters were determined accounting for the inhomogeneity of deformation. Objective function was formulated as the Euclid norm for the error between measured and calculated forces for various interpass times. Coefficients in the microstructure evolution model were determined by searching for the minimum of the objective function. Optimized model was validated in simulations of plane strain compression tests.

PL

W artykule poruszono problem identyfikacji parametrów modelu rozwoju mikrostruktury na podstawie dwuetapowej osiowosymetrycznej próby ściskania. Klasyczna interpretacja wyników tej próby zakłada w strefie odkształcenia jednorodne pole odkształceń, naprężeń oraz temperatury, a parametry modelu są wyznaczane na podstawie pomiarów sił w drugim etapie ściskania. W pracy do oszacowania wartości parametrów zastosowano metodę odwrotną. Wykonano symulacje metodą elementów skończonych oraz wyznaczono lokalne wartości parametrów mikrostruktury uwzględniając nierównomierność odkształcenia. Funkcja celu została zdefiniowana jako odległość Euklidesowa między siłami obliczonymi i zmierzonymi w próbie dwuetapowego ściskania dla różnych długości przerw pomiędzy odkształceniami. Parametry modelu mikrostruktury oszacowano poprzez wyznaczenie minimum funkcji celu. Model z wyznaczonymi parametrami został zweryfikowany w próbie ściskania w płaskim stanie odkształcenia.

Słowa kluczowe

EN

microstructure; two-step compression test; deformation

PL

mikrostruktura; próba ściskania dwuetapowa osiowosymetryczna; odkształcenia

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 4
• Strony: 3087--3094
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Szeliga D.

• AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Av., 30-059 Kraków, Poland

autor

Kuziak R.

• Institute for Ferrous Metallurgy, 12 K. Miarki Str., 44-100 Gliwice, Poland

autor

Kopp R.

• RWTH Aachen University, Intzestrasse 1, 52072 Aachen, Germany

autor

Smyk G.

• AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Av., 30-059 Kraków, Poland

autor

Pietrzyk M.

• AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Av., 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] C. M. Sellars, Physical metallurgy of hot working, in: Hot Working and Forming Processes, (eds), C.M. Sellars, G.J. Davies, The Metals Soc., London, 3-15 (1979).
• [2] C. M. Sellars, Modelling microstructural development during hot rolling, Mat. Sci. Techn. 6, 1072-1081 (1990).
• [3] R. Gołąb, M. Sitko, J. Szyndler, Ł. Madej, Cellular Automata Finite Element approach for modelling microstructure evolution under thermo-mechanical processing conditions, series Lecture Notes in Computer Science 8751, 197-207 (2014).
• [4] H. Yang, C. Wu, H. W. Li, X. G. Fan, Review on cellular automata simulations of microstructure evolution during metal forming process: Grain coarsening, recrystallization and phase transformation, Science China - Technological Sciences 54, 2107-2118 (2011).
• [5] L. P. Karjalainen, J. Perttula, Characteristics of static and metadynamic recrystallization and strain accumulation in hot-deformed austenite as revealed by the stress relaxation method, ISIJ Int. 36, 729-736 (1996).
• [6] A. Laasraoui, J. J Jonas, Recrystallization of austenite after deformation at high temperatures and strain rates-analysis and modeling, Met. Trans. A 14A, 151-160 (1983).
• [7] H. L. Andrade, M. G. Akben, J. J. Jonas, Effect of molybdenum, niobium, and vanadium on static recovery and recrystallization and on solute strengthening in microalloyed steels, Met. Trans. A 14A, 1967-1977 (1983).
• [8] Y. G. Liu, J. Liu, M. Q. Li, H. Lin, The study on kinetics of static recrystallization in the two-stage isothermal compression of 300M steel, Comp. Mat. Sci. 84, 115-121 (2014).
• [9] H. Mao, R. Zhang, L. Hua, F. Yin, Study of static recrystallization behaviors of GCr15 steel under two-pass hot compression deformation, J. Mater. Eng. Perform. 24, 930-935 (2015).
• [10] S. Vervynckt, K. Verbeken, P. Thibaux, Y. Houbaert, Characterization of the austenite recrystallization by comparing double deformation and stress relaxation tests, Steel Res. Int. 81, 234-244 (2010).
• [11] S. B. Davenport, N. J. Silk, C. N. Sparks, C. M. Sellars, Development of constitutive equations for the modelling of hot rolling, Mat. Sci. Techn. 16, 1-8 (1999).
• [12] B. Kowalski, C. M. Sellars, M. Pietrzyk, Development of a computer code for the interpretation of results of hot plane strain compression tests, ISIJ Int. 40, 1230-1236 (2000).
• [13] D. Szeliga, J. Gawąd, M. Pietrzyk, Inverse analysis for identification of rheological and friction models in metal forming, Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 195, 6778-6798 (2006).
• [14] Ł. Sztangret, M. Sztangret, J. Kusiak, M. Pietrzyk, Metamodel of the plane strain compression test as a replacement of FE model in the inverse analysis, Computer Methods in Materials Science 14, 215-227 (2014).
• [15] D. Szeliga, M. Pietrzyk, Identification of rheological models and boundary conditions in metal forming, Int. J. Mater. Product Techn. 39, 388 - 405 (2010).
• [16] M. Pietrzyk, J.G. Lenard, Z. Kędzierski, Inverse analysis applied to the evaluation of material parameters in microstructure evolution models for steels, Proc. THERMEC’97, eds, T. Chandra, T. Sakai, Wollongong, 2077-2083 (1997).
• [17] M. Pietrzyk, Ł. Madej, Ł. Rauch, D. Szeliga, Computational Materials Engineering: Achieving high accuracy and efficiency in metals processing simulations, Elsevier, Amsterdam (2015).
• [18] M. S. Loveday, G. J. Mahon, B. Roebuck, A. J. Lacey, E. J. Palmiere, C. M. Sellars, M. R. van der Winden, Measurement of flow stress in hot plane strain compression tests, Materials at High Temperatures 23, 85-118 (2006).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.