Wieloskalowe modelowanie odkształcenia stali TRIP w procesie ciągnienia prętów

• Autorzy: Bachniak D. , Bzowski K. , Rauch Ł. , Pietrzyk M

Warianty tytułu

EN

Multiscale modeling of deformation of TRIP steel in rod drawing process

• Konferencja: Fizyczne i Matematyczne Modelowanie Procesów Obróbki Plastycznej. FiMM 2015
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tematem pracy jest modelowanie lokalnych zjawisk występujących w stalach TRIP w procesie ciągnienia prętów. Symulację numeryczną procesu ciągnienia w skali makro przeprowadzono za pomocą metody elementów skończonych (MES), a rzeczywistą mikrostrukturę w skali mikro zastąpiono przez Reprezentatywny Element Objętości (ang. Representative Volume Element - RVE). Początkowo struktura RVE została stworzona z wykorzystaniem algorytmów analizy obrazu oraz bazując na wynikach pracy podejmującej problem doboru parametrów obróbki cieplnej stali TRD [1]. Przedstawione podejście w połączeniu z miarami statystycznymi pozwoliło na stworzenie Statystycznie Podobnego Reprezentatywnego Elementu Objętości (ang. Statistically Similar Representative Volume Element - SSRVE) [2]. Taki element umożliwił uproszczenie reprezentacji faz w mikrostrukturze zakładając okresowe warunki brzegowe. Właściwości poszczególnych faz przyjęto na podstawie pracy [3], w której zostały one określone za pomocą badań plastometrycznych. Właściwości faz, włączając naprężenia uplastyczniające, zostały wprowadzone do SSRVE. Następnie, w celu określenia wielkości odkształcenia austenitu szczątkowego, wykonano symulacje odkształcenia elementu SSRVE dla różnych parametrów początkowych. Rozkład austenitu szczątkowego w próbce wyznaczono na podstawie relacji pomiędzy ułamkiem objętości austenitu i odkształceniem. Otrzymane wyniki zweryfikowano wykorzystując dostępne dane doświadczalne [4-6], a weryfikacja potwierdziła wiarygodność modelu wieloskalowego.

EN

Modelling of local phenomena occurring in TRIP steels during deformation in the rod drawing process was the objective of the paper. Process parameters at macro scale were calculated using finite element (FE) method. Representative Volume Elements (RVE) were attached to the flow lines in the FE program. Initial microstructure in the RVE was generated using image analysis for various parameters of heat treatment proposed in [1]. Following this, statistical methods were used to generate Statistically Similar Representative Volume Element (SSRVE) [2]. This element contains simplified representation of phases in the microstructure assuming periodic boundary conditions. Properties of phases were taken from the literature [3], where they were determined in plastometric tests. In the case of martensite it was compression on nano samples. These properties of phases including flow stress were introduced to SSRVE and simulations of deformation of this element during process were performed for various drawing parameters and deformation of the retained austenite was predicted. Accounting for relation between amount of deformation and volume fraction of the retained austenite distribution of the latter was determined. The results were confirmed with available experimental data [4-6] and good predictive capability of the multiscale model was confirmed.

Słowa kluczowe

PL

odkształcenia stali; ciągnienie prętów; pręt; modelowanie wieloskalowe

EN

deformation of steel; rod drawing; rod; multiscale modeling

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 267
• Strony: 13--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Bachniak D.

• Akademia Górniczo-Hutnicza

autor

Bzowski K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza

autor

Rauch Ł.

• Akademia Górniczo-Hutnicza

autor

Pietrzyk M

• Akademia Górniczo-Hutnicza

Bibliografia

• 1. Wiewiórowska S., Określenie parametrów dwustopniowej obróbki cieplnej zapewniających uzyskanie w strukturze końcowej niskowęglowej stali maksymalnej ilości austenitu szczątkowego decydującego o efekcie TRIP, Hutnik-Wiadomości Hutnicze, 76, 2009, 122-125.
• 2. Rauch Ł., Pernach M., Bzowski K., Pietrzyk M., On application of shape coefficients to creation of the statistically similar representative element of DP steels, Computer Methods in Materials Science, 11, 2011, 531-541.
• 3. Muszka K., Madej Ł., Graca P., Perzynski K., Sun L., Palmiere E., Numerical investigation of influence of the martensite volume fraction on DP steels fracture behavior on the basis of digital material representation model, Metallurgical and Materials Transactions A, 2014 (accepted for publication).
• 4. Wei X.C., Li L., Fu R.Y., De Cooman B.C., Wollants P., Zhu X.D., Wang L., Influence of the strain rate on the strain-induced transformation of retained austenite in martensite in high strength low alloy TRIP steels, Int. Conf. on TRIP-Aided High Strength Ferrous Alloys, 2002, 367-371.
• 5. Wiewiórowska S., Determination of content of retained austenite in steels with TRIP effect deformed at different strain rates, Steel Research International, 81, 2010, spec. issue conf. Metal Forming, 262-265.
• 6. Wiewiórowska S., The influence of strain rate and strain intensity on retained austenite content in structure of steel with TRIP Effect, Solid State Phenomena 165, 2010, 216-220.
• 7. Bleck W., Using the TRIP effect - the dawn of a promising group of cold formable steels, Proc. lnt. Conf. on TRIP-Aided High Strength Ferrous Alloys, ed., De Cooman, B.C, Ghent, 2002, 13-23.
• 8. Katsamas A.I., Haidemenopoulos G.N., Aravas N., Modelling of transformation in TRIP steels, Steel Research International, 75, 2004, 737-743.
• 9. Rauch Ł., Bachniak D., Bzowski K., Metodyka tworzenia statystycznie podobnego reprezentatywnego elementu objętościowego 3D, Rudy i Metale Nieżelazne 11, 2013, 789-794.