Modeling of the initiation and propagation of the shear band using the coupled cafe model

• Autorzy: Madej L. , Talamantes-Silva J. , Howard I. C. , Pietrzyk M.

Warianty tytułu

PL

Przewidywanie powstawania i propagacji pasm ścinania w stalach z wykorzystaniem hybrydowego modelu CAFE

• Konferencja: Scientific Seminar Integrated Study on the foundations of Plastic Deformation of Metals PLASTMET'04 (4; 16-19.11.2004; Łańcut, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A study of the possibilities given by the multi scale CAFE method for the parallel modeling of the microshear and shear band propagation in steels during deformation is presented in this work. The developed model is based on the idea of multi scale CAFE approach developed at Sheffield University in England, and used for the Charpy test modeling. Modeling of the microshear bands development in microscale, shear bands development in mezoscale and material response based on those processes in macroscopic scale is possible using this multi scale computational technique. The models composing space of cells, definition of neighborhood and definition of transition rules for two problems, crack initiation in the deformed materials and development of micro shear bands, is described in the paper. Both models are implemented into the finite element code. The results of simulations of Charpy tests and compression in channel dies are presented.

PL

Niniejsza praca stanowi wstęp do badań nad możliwościami zastosowania metody CAFE do modelowania zjawiska powstawania i propagacji pasm ścinania w odkształcanym materiale. Opracowywany model bazuje na metodologii wieloskalowej analizy CAFE opracowanej w przeciągu ostatnich czterech lat na Uniwersytecie Sheffield w Wielkiej Brytanii i z powodzeniem zastosowanej do modelowania testu Charpy’iego. Poprzez zastosowanie tej metody możliwe jest jednoczesne modelowanie zjawisk zachodzacych w mikroskali — powstawanie mikropasm ścinania, mezoskali – rozwój makropasm ścinania, oraz makroskali — odpowiedź materiału na powyższe zjawiska. W pracy przedstawiono opis modelu obejmujący przestrzenie komórek oraz definicje sąsiedztwa i reguł przejścia dla dwóch zagadnień, propagacji pęknięć w materiałach odkształcanych oraz rozwoju mikropasm ścinania. Obydwa modele zostały połączone z programem z metody elementów skończonych. W pracy przedstawiono wyniki symulacji próby Charpy’ego oraz plastometrycznej próby kanalikowej.

Słowa kluczowe

EN

multiscale modeling; cellular automata; shear band

PL

automat komórkowy; pasmo ścinania

• 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: 2005
• Tom: Vol. 50, iss. 3
• Strony: 563--573
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Madej L.

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

autor

Talamantes-Silva J.

• Immpetus, The University of Sheffield, UK

autor

Howard I. C.

• Immpetus, The University of Sheffield, UK

autor

Pietrzyk M.

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

Bibliografia

• [1] A. Korbel, Perspectives of the Control of Mechanical Performance of Metals during Forming Operations, ;. Mater. Proc. Techn. 34, 41-50 (1992).
• [2] W. Bochniak, A. Korbel, KOBO Type Forming forging of metals under complex conditions of the process, J. Mater. Proc. Techn. 134, 120-134 (2003).
• [3| S. Das, E. J. Palmiere, I. C. Howard, CAFE: a Tool for Modeling Thermomechanical Processes, Proc. Thermomcch. Processing: Mechanics, Micros true turc & Control, ed., Palmiere E. J.. Mahfouf M.. Pinna C, 296-301, Sheffield 2002.
• [4] A. Shterenlikht, 3D CAFE Modeling of Transitional Ductile - Brittle Fracture in Steels, PhD thesis, Univeristy of Sheffiled, Sheffiled 2003.
• [5 J. J. Von Neumann. Theory of Self Reproducing Automata, ed. Bamk A. W., University Of Illinois. Urbana. 1966.
• [6] J. Gawad. L. Madej, D. Szeliga, M. Pietrzyk. Cellular automaton technique as a tool for a complex ana'sis of the mic restructure evolution and rheological behaviour. Acta Met. Slov. [7] C. H. J. Davies. Growth of Nuclei in a Cellular Automaton Simulation of Recrystalization, Scriptia Matcrialia 36. 1 35-40 (1997).
• [8] V. Terrier, Two-dimensional Cellular Automata and Their Neighborhoods, Theoretical Computer Science, 1-20, Elsevier 2003.
• [9] L. Xia, F. S. Shih, Ductile Crack Growth - I: A numerical study using computational cells with microstructurally-based length scales. Journal of Mechanics and Physics of Solids 43, 233-259 (1995).
• [10] A. Korbel, Structural and mechanical aspects of homogeneous and non- homogeneous deformation in solids. Courses and Lectures - No. 386, Springer 21 98.
• [11] W. Wajda, Modelowanie procesów przeróbki plastycznej z uwzględnieniem efektów mikropasm ścinania. PhD thesis, AGH. Krakow 2005 (In Polish).
• [12] M. Pietrzyk, V. Pidvysotskyy, M. Packo, Flow stress model accounting for the strain localization during plastic deformation of metals, Ann. CIRP 53, 235-238 (2004).
• [13] R. B. Pęcherski, Continuum Mechanics Description of Plastic Flow Produced by Microhear Bands. Technische Mechanik 18, 107-115 (1998).
• [14] P. Cizek, Characteristics of Shear Bands in an Austenitic Stainless Steel during Hot Deformation, Mat. Sci. Eng. A324, 214-218 (2002).
• [15J Y. Nakayama, K. Morii, Microstructure and shear band formation in rolled single crystals of AI.-Mg alloy, Acta Mctall. 35, 1747-1755 (1987).
• [16] J. H. Beynon, S. Das, I. C. Howard, E. J. Palmiere, A. Chterenlikht, The combination of cellular automata and finite elements for the study of fracture; the CAFE model of fracture. In: Fracture mechanics beyond 2000, A. Neimitz , I. V. Rokach, D. Kocartda and K. Golofis. eds. ESIS, Emas 241-248. Sheffield. UK 2002.