Physical and numerical modelling of plastic deformation of magnesium alloys

• Autorzy: Kuc D. , Pietrzyk M.

Warianty tytułu

PL

Fizyczna i numeryczna symulacja odkształcania stopów magnezu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Proposition of a new internal variable materials model accounting for twinning and slip is described in the paper. The model was developed on the basis of physical and numerical simulations of hot deformation of magnesium alloy. Slip is base deformation mechanism in a majority of alloys but twinning occurs for example in some special steels or in the investigated in the present work magnesium alloys. The model is based on the internal variable method. This method is well researched for slip. In the proposed model twinning is treated as pseudo-slip with the twin volume fraction being a dependent variable. Experimental tests for the AZ 31 alloy were performed and inverse analysis was applied for identification of the models parameters. The results obtained for the closed form equations and for the internal variable model are compared in the paper. It is shown that the latter model accounts for accommodation of strains by twinning and better reproduces behaviour of the alloy at the beginning of deformation.

PL

W artykule przedstawiono nowy model zmian struktury bazujący na zmiennych wewnętrznych i uwzględniający proces bliźniakowania. Podstawowym mechanizmem podczas odkształcania metali i stopów jest poślizg, ale w niektórych materiałach takich jak stopy magnezu lub niektóre stale, występuje również proces bliźniakowania. Zaproponowany model bazuje na metodzie zmiennej wewnętrznej, która dobrze opisuje poślizg. W modelu bliźniakowanie jest traktowane jest jako pseudo-poślizg, a zmienną zależną jest udział objętościowy bliźniaków. W pracy wykonano próby plastometryczne, a następnie przeprowadzono identyfikację modeli wykorzystując rozwiązanie odwrotne. Wyniki uzyskane dla konwencjonalnych równań algebraicznych porównano z rozwiązaniem metodą zmiennych wewnętrznych. Wykazano, że ten drugi model uwzględnia akomodację części odkształceń przez bliźniakowanie na początku procesu i, w konsekwencji, daje lepszy opis zachowania się stopu dla małych odkształceń.

Słowa kluczowe

EN

modelling flow stress; twinning; magnesium alloys; internal variable

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 10, No. 2
• Strony: 130--142
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys.

Twórcy

autor

Kuc D.

autor

Pietrzyk M.

• Politechnika Śląska, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice,

Bibliografia

• Barnett, M.R., 2003, A Taylor model based description of the proof stress of magnesium AZ31 during hot working, Metallurgical and Materials Transactions A, 34A, 1799-1806.
• Barnett, M.R., Keshavarz, Z., Ma, X., 2006, A semianalytical Sachs model for the flow stress of a magnesium alloy, Metallurgical and Materials Transactions A, 37A, 2283-2293.
• Beer, A.G., Barnett, M.R., 2006, Influence of initial microstructure on the hot working flow stress of Mg 3Al-1Zn, Materials Science and Engineering A, 423, 292-299.
• Chen, CC, Kobayashi, S., 1978, Rigid plastic finite element analysis of ring compression, application of numerical methods to forming processes, ASME, ADM, 28, 163-174.
• Davies, C.H.J., 1994, Dynamics of the evolution of dislocation populations, Scripta Metallurgica Materialia, 30, 349-353.
• Estrin, Y., Mecking, H., 1984, A Unified Phenomenological Description of Work Hardening and Creep Based on One-Parameter Models, Acta Metallurgica, 32, 57-70.
• Estrin, Y., 1996, Dislocation density related constitutive modelling, Unified constitutive laws of plastic deformation, eds, Krausz A.S., Krausz K., Academic Press.
• Forestier, R., Massoni, E., Chastel, Y., 2002, Estimation of Constitutive Parameters Using an Inverse Method Coupled to a 3D Finite Element Software, Journal of Materials Processing Technology, 125, 594-601.
• Gavrus, A., Massoni, E., Chenot, J.-L., 1996, An Inverse Analysis using a Finite Element Model for Identification of Rheological Parameters, Journal of Materials Processing Technology, 60, 447-454.
• Grosman, F., 1997, Problem of selection of a flow stress function for computer simulation of manufacturing, Proc. CCME'97, eds, Ciesielski, R., Ciszewski, B., Gronostajski, J.Z., Hawrylak, H., Kmita, J., Kobielak, S., Wrocław, I, 67-76.
• Hadasik, E., Kuziak, R., Kawalla, R., Adamczyk, M., Pietrzyk, M., 2006, Rheological model for simulation of hot rolling of new generation steel strips for automotive industry, Steel research international, 11, 927-933.
• Hansel, A., Spittel, T., 1979, Kraft- und Arheitsbedarf Bild-somer Formgeburgs Verfahren, VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffmdustrie, Lipsk (in German).
• Kowalski, B., Sellars, CM., Pietrzyk, M., 2000, Development of a computer code for the interpretation of results of hot plane strain compression Tests, ISIJ International, 40, 1230-1236.
• Lenard, J.G., Pietrzyk, M., Cser, L., 1999, Mathematical and physical simulation of the properties of hot rolled products, Elsevier, Amsterdam.
• Madej, Ł., Pietrzyk, M., 2009, Metallic materials during processing modelled as dynamic and/or stochastic object, Proc. Conf. CMS'09, Kraków, 301-306.
• Mecking, H., Kocks, U.F., 1981, Kinetics of flow and strain-hardening, Acta Metallurgica, 29, 1865-1875.
• Ordon, J., Kuziak, R., Pietrzyk, M., 2000, History dependant constitutive law for austenitic steels, Proc. Metal Forming 2000, eds, Pietrzyk, M., Kusiak, J., Majta, J., Hartley, P., Pillinger, I., Publ. A. Balkema, Krakow, 747-753.
• Prakash, A., Hochrainer, T., Reisacher, E., Riedel, H., 2008, Twinning models in self-consistent texture simulation of TWIP steels, Steel research international, 79, 645-652.
• Pietrzyk, M., 1994, Numerical aspects of the simulation of hot metal forming using internal variable method, Metallurgy and Foundry Engineering, 20, 429-439.
• Pietrzyk M., 2000, Finite element simulation of large plastic deformation, Journal of Materials Processing Technology, 106, 223-229.
• Pietrzyk, M., Madej, Ł., Szeliga, D., Kuziak, R., Pidvysotskyy, V., Paul, H., Wajda, W., 2006, Rheological models of metallic materials, Research in Polish Metallurgy at the Beginning of XXI Century, ed., Świątkowski K., Komitet Metalurgii PAN, Kraków, 325-346.
• Rauch, Ł., Madej, Ł., Węglarczyk, S., Pietrzyk, M., Kuziak, R., 2008, System for design of the manufacturing process of connecting parts for automotive industry, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 8, 157-165.
• Schindler, I., Hadasik, E., 2000, A new model describing the hot stress-strain curves of HSLA stell at high deformation, Journal of Materials Processing Technology, 106, 132-136.
• Sellars, CM., McTegart, W.J., 1966, La relation entre la resistance et la structure dans deformation a chaud, Mem. Sci. Rev. Metall., 63,731-740
• Svyetlichnyy, D., 2004, Zastosowanie technik teorii sterowania i sztucznych sieci neuronowych w modelowaniu on-line walcowania wyrobów płaskich, Publ. Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska, Częstochowa (in Polish).
• Szeliga, D., Gawąd, J., Pietrzyk, M., 2006, inverse analysis for identification of rheological and friction models in metal forming, Comp. Meth. Appl. Mech. Engrg., 195, 6778-6798.
• Szyndler, D., Pietrzyk, M., Hodgson, P.D., 2001, Identification of parameters in the internal variable constitutive model and friction model for hot forming of steels, Proc. NUMIFORM2001, ed., K. Mori, Publ. A. Balkema, Toyohashi, 297-302.
• Urcola, J.J., Sellars, CM., 1987, Effect of changing strain rate on stress-strain behaviour during high temperature deformation, Acta Metallurgica, 35, 2637-47.
• Zienkiewicz, O.C., Taylor, R.L., 1989, The Finite Element Method, McGraw Hill.