Some aspects which deny a use of 2D cellular automata for modelling of recrystallization

• Autorzy: Svyetlichnyy D.
• Konferencja: 14th KomPlasTech Conference, Zakopane, January 14-17, 2007
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main reason why the two-dimensional cellular automata (2D CA) are preferred to the three-dimensional (3D) ones is time of calculations. A number of cells in the 2D CA is the second power of space size, while in the 3D CA it is the third power. It pertains to a number of neighboring cells as well. Then the cost of the 3D calculation is higher than that of the 2D calculation more than the space size of the CA. It means that simulation in the 3D CA of the linear size of 100 cells demands more calculations than 100 simulations in the 2D CA of the same size. The CA is used for modeling of crystallization, recrystallization, phase transforrnation, crack propagation, micro-shear band and shear band propagation. But can the 2D CA hold up a mirror to the real process? In the paper some aspects of the using of the 2D CA for the recrystallization are considered. Four main problems, which can be solved or at least can be accounted, are dealt with here. Those arę kinetics of the recrystallization, a nucleation, a grain growth rate and deformation of grains. Some of the problem can be solved for the static recrystallization but not for the dynamic one. Some proposals and recommendation are included in the paper.

PL

Czas obliczeń jest głównym czynnikiem dającym preferencję zastosowań rozwiązania 2D w porównaniu z 3D. Liczba komórek w przestrzeni 2D jest kwadratem tej przestrzeni, a w 3D jest to trzecia potęga. Zwiększa to również liczbę sąsiadów danej komórki. W konsekwencji czas obliczeń 3D jest dłuższy więcej razy, niż wynikałoby to tylko z rozmiaru przestrzeni. Automaty komórkowe są powszechnie używane do modelowania krystalizacji, rekrystalizacji, przemian fazowych, propagacji pęknięć, rozwoju mikropasm i pasm ścinania itp. Powstaje pytanie czy rozwiązanie 2D może oddać poprawnie realny proces? W artykule opisano pewne aspekty zastosowania rozwiązania 2D do opisu rekrystalizacji. Rozważono cztery problemy, które mogą być rozwiązane lub chociaż przeanalizowane. Są to kinetyka rekrystalizacji, zarodkowanie, wzrost ziaren i odkształcenie ziaren. Niektóre z tych problemów mogą być rozwiązywane tylko dla statycznej rekrystalizacji. W pracy przedstawiono pewne propozycje i rekomendacje w tym zakresie.

Słowa kluczowe

EN

microstructure; modelling; cellular automata; recrystallization

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 7, No. 1
• Strony: 182--188
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Svyetlichnyy D.

Bibliografia

• Avrami, M., 1939, Kinetics of Phase Change. I General Theory, J. Chem.Phys.,1, 1103-1112.
• Burbelko, A., 2004, Mezomodelowanie krystalizacji metodą automatu komórkowego, Rozprawy, Monografie, 135, AGH Uczelniane Wyd. Nauk.-Dyd., Kraków (in Polish).
• Das, S., Palmiere, EJ., Howard, I.C., 2002, CAFE: a Tool for Modeling Thermomechanical Processes, Proc. Conf. Thermomech. Processing: Mechanics, Microstructure & Control, eds., Palmiere, EJ., Mahfouf, M., Pinna, C., Sheffield, 296-301.
• Davies, C.H.J., 1997, Growth of Nuclei in a Cellular Automation Simulation of Recrystallization, Ser. Mater., 36, 35-40.
• Ding, H.L.; He, Y.Z.; Liu, L.F.; Ding, WJ. 2006, Cellular automata simulation of grain growth in three dimensions based on the lowest-energy principle, J. Crystal Growth, 293, 489-497.
• He, Y., Ding, H., Liu, L., Shin, K., 2006, Computer simulation of 2D grain growth using a cellular automata model based on the lowest energy principle, Mater. Sci. Eng. A, A429, 236-246.
• Hurley, P.J., Humphreys, F.J., 2003, Modelling the Recrystallization of Single-Phase Aluminium, Acta Mater., 51, 3779-3793.
• Kroc, J., 2005, Influence of Lattice Anisotropy on Models Formulated by Cellular Automata in Presence of Grain Boundary Movement: a Case Study, Mater. Sci. Forum., 482, 195-198.
• Kugler, G.; Turk, R., 2006, Study of the influence of initial microstructure topology on the kinetics of static recrystallization using a cellular automata model, Comp. Mater. Sci., 37, 284-291.
• Kumar, M., Sasikumar, R., Kesavan, Nair, P., 1998, Competition Between Nucleation and Early Growth of Ferrite from Austenite - Studies using Cellular Automation Simulations, Acta Mater., 46, 6291-6303.
• Makarov, P.V., Romanova, V.A., 2000, Mesoscale plastic flow generation and development for polycrystalls, Teor. Appl. Fract. Mech., 37, 1-7.
• Qian, M., Guo, Z.X., 2004, Cellular automata simulation of microstructural evolution during dynamic recrystallization of an HY-100 steel, Mater. Sci. Eng. A, A365, 180-185.
• Rappaz, M., Gandin, C.-A., 1993, Probabilistic modelling of microstructure formation in solidification processes, Acta Metal. Mater., 41, 345-360.
• Raabe, D., 2004, Mesoscale simulation of spherulite growth during polymer crystallization by use of a cellular auto-mation, Acta Mater., 52, 2653-2664.
• Raabe, D., Hantcherli, L., 2005, 2D cellular automaton simulation of the recrystallization texture of an IF sheet steel under consideration of Zener pinning, Comp. Mater. Sci., 34,299-313.
• Svyetlichnyy, D.S., 2006, Consideration of Deformation during the Automata Cellular Simulation, Proc. Conf. Nowe Technologie i osiągnięcia w metalurgii i inżynierii materiałowej, eds. Dyja, H., Szecówka, L., Częstochowa, 533-536 (in Polish).