Application of the multiscale microstructure-based modelling techniques for the prediction of strain inhomogeneity in the non-linear deformation processes

• Autorzy: Muszka P. , Graca P. , Sitko M. , Madej Ł. , Sun L.

Warianty tytułu

Zastosowanie technik modelowania wieloskalowego wykorzystujących podejście mikrostrukturalne do przewidywania niejednorodności odkształcenia w procesach charakteryzujących się nieliniową ścieżką odkształcania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present paper discusses possibilities of combination of the Crystal Plasticity (CP) modelling with the 3D Digital Materials Representation (DMR) approach for the simulation of the non-linear deformation processes. Application of such modelling strategy as an extension of the existing multiscale model developed for prediction of the strain inhomogeneity during processes subjected to the complex strain paths, is presented and discussed. Two metal forming processes, characterised by non-linear loading conditions i.e. Accumulative Angular Drawing (AAD) process and the cyclic torsion deformation were chosen to verify the proposed modelling strategy. It is shown that thanks to a combination of the multiscale finite element model with the DMR and CP approach, detailed information on strain inhomogeneities and texture can be accurately obtained in both investigated processes.

PL

W artykule omówiono możliwości zastosowania połączenia modeli Plastyczności Kryształu z trójwymiarowym modelem Cyfrowej Reprezentacji Materiału do symulacji procesów charakteryzujących się nieliniową ścieżką odkształcania. Podejście to zastosowano do rozbudowy istniejącego wieloskalowego modelu opartego na metodzie elementów skończonych, którego możliwości zweryfikowano i przedyskutowano na przykładzie dwóch wybranych procesów przeróbki plastycznej, zachodzących w złożonym stanie odkształcenia tj. procesu Kątowego Wielostopniowego Ciągnienia (KWC) oraz próby cyklicznego skręcania. Wykazano, że dzięki zastosowaniu podejścia wieloskalowego oraz jego połączeniu z Cyfrową Reprezentacją Materiału oraz Plastycznością Kryształu możliwe jest uzyskanie szczegółowych i dokładnych informacji o niejednorodności odkształcenia i tekstury w symulacjach wybranych procesów.

Słowa kluczowe

EN

3D digital material representation; crystal plasticity; multiscale modelling; strain path changes

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 13, No. 4
• Strony: 460--470
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Muszka P.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Ave. 30-059 Krakow, Poland

autor

Graca P.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Ave. 30-059 Krakow, Poland

autor

Sitko M.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Ave. 30-059 Krakow, Poland

autor

Madej Ł.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Ave. 30-059 Krakow, Poland

autor

Sun L.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Ave. 30-059 Krakow, Poland 2 Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge, 27 Charles Babbage Road, Cambridge, CB3 0FS, United Kingdom

Bibliografia

• Barnett, M. R., Montheillct, F., 2002, The Generation of New High-Angle Boundaries in Aluminium During Hot Torsion, Acta Materialia, 50, 2285-2296.
• Beynon, J. H., Sellars C. M., 1992, Modeling Microstructure and Its Effects During Multipass Hot-Rolling, ISIJ International, 32, 359-367.
• Cao, J., Zhuang, W., Wang, S., Lin, J., 2010, Development of a VGRAIN system for CPFE analysis in micro-forming applications, International Journal of Advanced Manu-facturing Technology, 47, 981 -991.
• Cyberinfrastrucrure for ICME, 2013, Code: ABAQUS CPFEM, available online at: https://icme.hpc.msstate.edu/ mediawiki/index.php/Code: ABAQUSCPFEM, last access: 22.12.2013.
• Groh, S., Marin, E.B., Horstemeyer, M.F., Zbib, H.M., 2009, Multiscale modeling of the plasticity in an aluminum single crystal, International Journal of Plasticity, 25, 1456-1473.
• Hielscher, R., Schaeben, H., 2008, A novel pole figure inversion method: specification of the MTEX algorithm. Journal of Applied Crystallography, 41, 1024-1037.
• Hughes, D.A., Hansen, N., 1997, High Angle Boundaries Formed by Grain Subdivision Mechanisms, Acta Materialia, 45,3871-3886.
• Madej L., Muszka K Perzynski TC Majta. I . Pietrzyk. M . 2011a, Computer aided development of the levelling technology for flat products. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 60,291-294.
• Madej, L., Rauch, L., Perzynski, K., Cybulka, P., 201 lb, Digital Material Representation as an efficient tool for strain in-homogeneities analysis at the micro scale level, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 11, 661 -679.
• Muszka, K., 2013, Modelling of deformation inhomogeneity in the angular accumulative drawing process - multiscale approach. Materials Science and Engineering A, 559, 635-642.
• Muszka, K., Madej, L., 2013, Application of the three dimensional digital material representation approach to model microstructure inhomogeneity during processes involving strain path changes, Computer Methods in Materials Science, 13, 258-263.
• Sellars, C. M., 1985, Computer Modelling of Hot-Working Processes, Materials Science and Technology, 1, 325-332.
• Sellars, C. M., 2011, From Trial and Error to Computer Modelling of Thermomechanical Processing, Ironmaking & Steelmaking, 38, 250-257.
• Sun, L., Muszka, K., Wynne, B.P., Palmiere, E.J., 2011, The effect of strain path reversal on high-angle boundary formation by grain subdivision in a model austenitic steel, Scripta Materialia, 64, 280-283.
• Tikhovskiy, 1., Raabe, D., Roters, F., 2008, Simulation of earing of a 17% Cr stainless steel considering texture gradients, Materials Science and Engineering A, 488, 482-49.
• Toth, L. S., Neale, K. W., Jonas, J.J., 1989, Stress Response and Persistence Characteristics of the Ideal Orientations of Shear Textures, Acta Metallurgica, 37, 2197-2210.
• Wielgus, M., Majta, J., Luksza, J., Packo, P., 2010, Effect of strain path on mechanical properties of wire drawing products, Steel Research International, 81, 490-493.