Numerical analysis of strain inhomogeneities during deformation on the basis of the three dimensional Digital Material Representation

• Autorzy: Madej L. , Cybulka P. , Perzynski K. , Rauch L.

Warianty tytułu

PL

Analiza niejednorodności odkształcenia z wykorzystaniem trójwymiarowej cyfrowej reprezentacji materiału

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main objective of the DMR system presented in the work is to create the digital microstructure with its features (grains, sub grains, grain boundaries) represented explicitly. Particular attention in the paper is put on designing three dimensional DMR. These digital structures are used to generate finite element meshes that exactly replicate geometry of grains. Finally obtained meshes arę used during simulation of the deformation process to analyze stress concentration along grain boundaries. Details of implemented algorithms are presented in the paper. The advantages and disadvantages of this approach are discussed, as well.

PL

Podstawowym celem pracy jest stworzenie modelu wykorzystującego cyfrową reprezentację materiału do analizy wpływu elementów mikrostruktury na zachowanie się materiału w trakcie odkształcenia. Cyfrowa reprezentacja materiału zapewnia możliwość uwzględnienia elementów mikrostruktury np. ziarna, granice ziaren, różne fazy itp. w sposób jawny w trakcie symulacji. W ramach pracy stworzone zostały algorytmy tworzenia trójwymiarowej cyfrowej reprezentacji wraz z dedykowaną siatką elementów skończonych, która wiernie odzwierciedla geometrię ziaren. Opracowana cyfrowa reprezentacja materiału polikrystalicznego jest następnie wykorzystana w trakcie analizy koncentracji naprężeń wzdłuż granic ziaren w trakcie testu spęczania próbki sześciennej. Wady i zalety opracowanego podejścia zostały również przedstawione w niniejszej pracy.

Słowa kluczowe

EN

digital material representation; cellular automata; mesh generation

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, No. 2
• Strony: 375--380
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Madej L.

autor

Cybulka P.

autor

Perzynski K.

autor

Rauch L.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland,

Bibliografia

• Bernacki, M., Chastel, Y., Digonnet, H., Resk, H., Coupez, T., Loge, R.E., 2007, Development of Numerical Tools For the Multiscale Modelling of Recrystallisation in Metals, Based on a Digital Material Framework, Comp. Meth. Mater. Sci.,1, 142-149.
• Cao, J., Zhuang, W., Wang, S., Lin J., Development of a VGRAIN System For CPFE Analysis in Micro-forming Applications, Int. J. Adv. Manuf. Tech., 47, 2010, 981 991.
• Cornwell, C.F., Noack, R.W., Abed, E.J., 2006, Three-dimensional Digital Microstructures, project report documentation prepared by High Performance Technologies, Inc Aberdeen Proving Ground, MD 21005, available        from: http://handle.dtic.mi1/100.2/ADA481869, (last accessed: 14 March 2010).
• Loge, R.E., Bernacki, M., Resk, H., Delannay, L., Digonnet, H., Chastel, Y., Coupez, T., 2008, Linking Plastic Deformation to Recrystallization in Metals, Using Digital Micro-structures, Phil. Mag., 88, 3691-3712.
• Loge, R., Resk, H., Sun, Z., Delannay, L., Bernacki, M., 2010, Modelling of Plastic Deformation and Recrystalization of Polycrystals Using Digital Microstructures and Adaptive Meshing Techniques, Steel Res. Int., 81, 1420-1425.
• Madej, L., 2010, Digital Material Representation of Polycrystals in Application to Numerical Simulations of Inhomogeneous Deformation, Comp. Meth. Mater. Sci., 10, (in press).
• Madej, L., 2010b, Development of the Modeling Strategy for The Strain Localization Simulation Based on the Digital Material Representation, Publ. Wydawnictwa AGH, Krakow, (in press).
• Madej, L., Cybutka, G., Perzynski, K, Rauch, L., Pietrzyk, M., 2009, Multi Scale Modeling Based on Digital Material Representation, Proc. Conf, COMPLAS 2009, Barcelona, CD.
• Milenin, A., Kustra, P., 2008, The Multi Scale FEM Simulation of Wire Fracture Phenomena During Drawing of Mg Al¬loy, Steel Res. Int., 79, 717-722.
• Poulsen, H.F., 2004, 3DXRD - a New Probe for Materials Science, PhD thesis, Rise National Laboratory, Roskilde, Denmark.
• Raabe, D., Becker, R.C., 2000, Recrystalization Simulation by Coupling of a Crystal Plasticity FEM with a Cellular Automaton Method, Model. Simulat. Mater. Sci. Eng., 8, 445^162.
• Rauch, L., Madej, L., 2010, Application of the Automatic Image Processing in Modelling of the Deformation Mechanisms Based on the Digital Representation of Micro-structure, Int. J. Multiscale Comput. Eng., 8, 343-356.
• Rauch, L., Madej, L., Kusiak, J., 2010, Modelling of Micro-structure Deformation Based on the Digital Material Representation Integrated with the Watershed Image Segmentation Algorithm, Steel Res. Int., 81, 1446-1449.
• Sidhu, R.S., Chawla, N., 2004, Three-dimensional Microstructure Characterization of Ag3Sn Intermetallics in Sn-ncfc Solder by Serial Sectioning, Materials Charact.. 52, 2004, 225-230.
• Spowart, J.E., Mullens, H.E., Puchala, B.T., 2010, Colle and Analyzing Microstructures in Three Dimension A Fully Automated Approach, JOM, 55, 35-37.
• Spowart, J.E., 2006, Automated Serial Sectioning for 3-D Analysis of Microstructures, Scr. Mater., 55, 5-10.
• Xu, W., Ferry, M., Mateescu, N., Cairney, J.M., Humphreiv F.J., 2007, Techniques for Generating 3-D EBSD Vfe-crostructures by FIB Tomography, Materials Charact., 58, 961-967.