Application of CAFE multiscale model to description of microstructure development during dynamic recrystallization

• Autorzy: Gawąd J. , Pietrzyk M.

Warianty tytułu

PL

Zasosowanie wieloskalowego modelu CAFE do opisu rozwoju mikrostruktury w trakcie dynamicznej rekrystalizacji

• Konferencja: Scientific Seminar Integrated Study on the Foundations of Plastic Deformation of Metals PLASTMET'06 (5; 28.11-01.12.2006; Łańcut, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Multiscale CAFE (Cellular Automata – Finite Element) model of the material undergoing dynamic recrystallization is presented in the paper. The coupled model consists of dislocation and microstructure development description based on Cellular Automata (CA) and continuum macroscale simulation using Finite Element (FE) method. The model is capable of simulate various characteristics of the material, including multi-peak and single-peak flow stress behaviour. Several improvements to the CA model are proposed in the paper. The connection between flow stress characteristic and grain size is properly described by the model with respect to the structural criterion. Additionally, distribution of grain size can be calculated at arbitrary stage of the process. Analysis of recrystallization cycles observed in the material is discussed. The results show good qualitative agreement with the experimental flow stress curves commonly observed in literature.

PL

W artykule zaprezentowano wieloskalowy model CAFE (Cellular Automata – Finite Element). Model ten złożony jest z symulacji rozwoju mikrostruktury i gęstości dyslokacji, opartej o metodę Automatów Komórkowych (AK, CA) oraz modelu skali makro, opartego o Metodę Elementów Skończonych (MES, FE). Zaproponowano szereg usprawnień do modelu skali mikro. Model ten umożliwia uwzględnienie różnych charakterystyk naprężenia uplastyczniajacego, w tym jednopikowego i wielopikowego. Model poprawnie odwzorowuje kryterium strukturalne, łączące charakter krzywej naprężenia uplastyczniajacego z wielkością ziarna. Zaletą modelu jest dostarczanie zarówno informacji o średniej wielkości ziarna jak i o rozkładzie wielkości. W pracy przeanalizowano krzywe opisujące ułamki cykli rekrystalizacji w materiale. Uzyskane z modelu krzywe naprężenia uplastyczniającego wykazuje dobrą zgodność jakościową z powszechnie znanymi z literatury danymi doświadczalnymi.

Słowa kluczowe

EN

cellular automata; dynamic recrystallization; multiscale; CAFE; micro-macro analysis

PL

rekrystalizacja dynamiczna; model wieloskalowy; CAFE; mikrostruktura

• 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: 2007
• Tom: Vol. 52, iss. 2
• Strony: 257--266
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Gawąd J.

autor

Pietrzyk M.

• Department of Applied Computer science and Modelling, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

Bibliografia

• [1] A. Rollet t, Prog. Mat. Sci. 42, 79-99 (1997).
• [2] M. A. Miodownik, J. Light Metals 2, 125-135 (2002).
• [3] C. Roucoules, M. Pietrzyk, P. D. Hodgson, Mat. Sci. Eng. A339, 1-9 (2003).
• [4] H. Ahmed, M. A. Wells, D. M. Maijer, B. J. Howes, M. R. van der Winden, Mat.Sci.Eng. A390, 278-290 (2005).
• [5] C. H. J. Davies, Scr. Mater. 36, 35-40 (1997).
• [6] R. Ding, Z. Guo, Acta Mater. 49, 3163-3175 (2001).
• [7] J. Kroc, Simulation of Dynamic Recrystallization by Cellular Automata. PhD thesis, Mathematical and Physical Faculty of Charles University, Prague (2001).
• [8] M. Qian, Z. X. Guo, Mat. Sci. Eng. A365, 180-185 (2004).
• [9] G. Kug1er, R. Turk, Acta Mater. 52, 4659-4668 (2004).
• [10] J. Gawąd, L. Madej, D. Szeliga, M. Pietrzyk, Act. Met. Slov. 11, 45-53 (2005).
• [11] N. Yazdipour, C. H. J. Davies, P. D. Hodgson, Computer Methods in Materials Science 7, 168-174 (2007).
• [12] S. Das, E. J. Palmiere, I. C. Howard, CAFE: Proc. Thermomech. Processing: Mechanics, Microstructure & Control, eds, E.J. Palmiere, M. Mahfouf, C. Pinna, Sheffield, 296-301 (2002).
• [13] A. Shterenlikht, 3D CAFE Modeling of Transitional Ductile - Brittle Fracture in Steels. PhD thesis, Univeristy of Sheffiled, (2003).
• [14] J. G. Lenard, M. Pietrzyk, L. Cser, Mathematical and Physical Simulation of the Properties of Hot Rolled Products, Elsevier, Amsterdam (1999).
• [15] Y. Liu, T. Baudin, R. Penelle, Scripta Mater. 34, 1679-1683 (1996).
• [16] C. H. J. Davies, Scripta Metal. Mater. 33, 1139-1143 (1995).
• [17] H. Mecking, U. F. Kocks, Acta Metall. 29, 1865-1875 (1981).
• [18] T. Sakai, J. Mat. Proc. Techn. 53, 349-361 (1995).
• [19] W. Roberts, B. Ahlblom, Acta Metall 29, 801-813 (1978).
• [20] F. J. Humphreys, Acta Mater. 45, 4231-4240 (1997).
• [21] M. Winning, G. Gottstein, L. S. Shvindlerman, Acta Mater. 50, 353-363 (2002).
• [22] R. M. J. Luton, C. M. Sellars, Acta Metall. 17, 1033-1044 (1969).
• [23] D. Ponge, G. Gottstein, Acta Mater. 46, 69-80 (1998).