Application of the three dimensional digital material representation approach to model microstructure inhomogeneity during processes involving strain path changes

• Autorzy: Muszka K. , Madej Ł.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie trójwymiarowej cyfrowej reprezentacji materiału do modelowania niejednorodności mikrostruktury w procesach charakteryzujących się zmienną drogą odkształcenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present paper discusses possibilities of application of the 3D Digital Materials Representation (DMR) approach in the light of the multiscale modelling of materials subjected to the complex strain paths. In some metal forming processes, material undergoes complex loading history that introduces significant inhomogeneity of the strain. High strain gradients, in turn, lead to high inhomogeneity of microstructure and make the prediction of the final material’s properties especially complicated. Proper control of those parameters is very difficult and can be effectively optimised only if the numerical tools are involved. The 3D Digital Materials Representation approach is presented and introduced in the present paper into a multiscale finite element model of two metal forming processes characterised by high microstructural gradients: the cyclic torsion deformation and the Accumulative Angular Drawing (AAD). Due to a combination of the multiscale finite element model with the DMR approach, detailed information on strain inhomogeneities was obtained in both investigated processes.

PL

W pracy przedstawiono możliwości wykorzystania trójwymiarowej Cyfrowej Reprezentacji Materiału do wieloskalowego modelowania materiałów odkształcanych w warunkach zmiennej drogi odkształcania. W procesach przeróbki plastycznej materiał poddawany jest złożonej historii odkształcania, która charakteryzuje się dużą niejednorodnością odkształcenia. Duży gradient odkształcenia prowadzi z kolei do niejednorodności rozwoju mikrostruktury i powoduje, że przewidywanie własności wyrobu finalnego staje się szczególnie skomplikowane. Odpowiednia kontrola tych parametrów jest utrudniona i może być efektywnie optymalizowana jedynie w przypadku, gdy zostanie wsparta narzędziami numerycznymi. Podejście przedstawione w niniejszej pracy procesu zostało zastosowane do modelowania dwóch procesów przeróbki plastycznej charakteryzujących się zmienną drogą odkształcania: procesu cyklicznego odkształcania na drodze skręcania oraz procesu Kątowego Wielostopniowego Ciągnienia (KWC). W pracy wykazano, że połączenie wieloskalowego modelu MES wraz z trójwymiarową Cyfrową Reprezentacją Materiału wpływa na znaczą poprawę dokładności uzyskiwanych wyników w przypadku modelowania niejednorodności odkształcenia w rozpatrywanych procesach przeróbki plastycznej.

Słowa kluczowe

EN

3D digital material representation; multiscale modelling; strain path changes

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 13, No. 2
• Strony: 258--263
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Muszka K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Madej Ł.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• Davenport, S.B., Higginson, R.L., Sellars, C.M., 1999, The effect of strain path on material behaviour during hot rolling of FCC metals, Philosophical Transactions of the Royal Society of London A, 357, 1645-1661.
• Jorge-Badiola, D., Gutierrez, I., 2004, Study of the strain reversal effect on the recrystallization and strain-induced precipitation in a Nb-microalloyed steel, Acta Materialia, 52, 333-341.
• Lemaitre, J.,Chaboche, J.L., 1990, Mechanics of Solid Materials, Cambridge University Press.
• Madej, L., Rauch L., Perzynski, K., Cybulka, P., 2011, Digital Material Representation as an efficient tool for strain inhomogeneities analysis at the micro scale level, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 11, 661-679.
• Sun, L., Muszka, K., Wynne, B.P., Palmiere, E.J., 2011, The effect of strain path reversal on high-angle boundary formation by grain subdivision in a model austenitic steel, Scripta Materialia, 64, 280-283.
• Wielgus, M., Majta, J., Łuksza, J., Packo, P., 2010, Effect of strain path on mechanical properties of wire drawn products, Steel Research International, 81, 490-493.