Application of crystal plasticity model for simulation of polycrystalline aluminum sample behavior during plain strain compression test

• Autorzy: Wajda W. , Madej Ł. , Paul H.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie modelu plastyczności kryształu do symulacji zachowania umocnieniowego polikrystalicznej próbki aluminiowej w płaskim stanie odkształcenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Capabilities of crystal plasticity finite element (CPFE) model in application to modeling polycrystalline aluminum sample behavior during plain strain compression test are discussed within the present work. To simplify analysis of material behavior during plain strain compression the aluminum specimen is composed of only three grains, both in experiment and numerical simulation. To reconstruct appropriate grains morphology a digital material representation (DMR) technique is used. The predicted/calculated values of loads and pole figures are compared with the experimental data. Calculated results remain in good agreement with experimental data what highlight predictive capabilities of the proposed approach in modeling material behavior under loading conditions. The conclusions regarding model capabilities and possible improvements during further work are also drawn in the paper.

PL

W artykule przedstawiono możliwości opisu zachowania umocnieniowego, polikrystalicznej próbki aluminiowej ściskanej w płaskim stanie odkształcenia, z wykorzystaniem modelu plastyczności kryształu i Metody Elementów Skończonych. Ściskana próbka składała się z trzech ziaren, co ułatwiło analizę jej zachowania umocnieniowego oraz weryfikacje wyników numerycznych. Zastosowanie modelu plastyczności kryształów do symulacji zachowania odkształceniowego próbek polikrystalicznych wymaga odwzorowania rzeczywistej (mikro)struktury próbki, do czego wykorzystano koncepcje Cyfrowej Reprezentacji Materiału (DMR - ang. Digital Material Representation). Metoda DMR umożliwia rekonstrukcje morfologii oraz określenie początkowej orientacji ziaren w symulacji. Wyniki obliczeń w postaci figur biegunowych oraz naprężenia w funkcji odkształcenia zostały porównane z wynikami doświadczalnymi. Obliczone wyniki wykazują dobra zgodność z doświadczeniem. W artykule omówiono wyniki porównania oraz przedstawiono wnioski głównie dotyczące kierunku udoskonalenia modelu w dalszej pracy.

Słowa kluczowe

EN

crystal plasticity; texture; microstructure; digital material representation

PL

plastyczność kryształu; tekstura; mikrostruktura; cyfrowa reprezentacja materiału

• 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: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 493--496
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Wajda W.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Metallurgy and Materials Science, 30-059 Kraków, Poland

autor

Madej Ł.

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

autor

Paul H.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Metallurgy and Materials Science, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] H. Paul, J. H. Driver, Deformation structure and texture transformations in twinned fcc metals: critical role of microand macro- scale shear bands, Materials Science Forum 550, 521-526 (2007).
• [2] H. Paul, J. H. Driver, W. Wajda, Strain hardening and microstructure evolution in aluminium bicrystals deformed in channel-die, Materials Science and Engineering A A 477, 282-294 (2008).
• [3] L. Sun, K. Muszka, B. P. Wynne, E. J. Palmier, The effect of strain path reversal on high-angle boundary formation by grain subdivision in a model austenitic steel, Scripta Materialia 64, 280-283 (2011).
• [4] L. Madej, Digital Material Representation of polycrystals in application to numerical simulations of inhomogeneous deformation, Computer Methods in Materials Science 10, 1-13 (2010).
• [5] L. Madej, L. Rauch, K. Perzyński, P. Cybułka, Digital Material Representation as an efficient tool for strain inhomogeneities analysis at the micro scale level, Archives of Civil and Mechanical Engineering, Archives of Civil and Mechanical Engineering 11, 661-679 (2011).
• [6] L. Madej, F. Krużel, P. Cybułka, K. Perzyński, K. Banaś, Generation of dedicated finite element meshes for multiscale applications with Delaunay triangulation and adaptive finite element - cellular automata algorithms, Computer Methods in Materials Science, 2012, in press.
• [7] L. Sieradzki, L. Madej, A perceptive comparison of the cellular automata and Monte Carlo techniques in application to static recrystallization modeling in polycrystalline materials, Computational Material Science 67, 156-173 (2013).
• [8] C.-S. Han, H. Gao, Y. Huang, W.D. Nix, Mechanism-based strain gradient crystal plasticity - I. Theory, J. Mech. Phys. Sol-ids 53, 1188-1203 (2005).
• [9] D. Szeliga, M. Pietrzyk, Testing of the inverse software for identification of rheological models of materials subjected to plastic deformation, Archives of Civil and Mechanical Engineering 7, 35-52 (2007).