Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A new crystal plasticity model incorporating precipitation strengthening to simulate tensile deformation behavior of AA2024 alloy

Singh Lakhwinder, Ha Sangyul, Vohra Sanjay, Sharma Manu

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 3

art. no. e155, 2023

EN

In this work, a constitutive model is developed by incorporating precipitation strengthening into a dislocation-density-based crystal plasticity (CP) model to simulate the mechanical properties of 2024 aluminium alloy (AA). The proposed model considers the contributions of solid solution strengthening and strengthening from dislocation–precipitate interactions into the total slip resistance along with the forest hardening due to dislocation–dislocation interactions. A term accounting for the multiplication of dislocations due to their interactions with the non-shearable precipitates in the alloy is incorporated in the hardening law. The developed precipitation strengthening-based CP model is implemented into the crystal plasticity finite element method (CPFEM) for simulating the macroscopic mechanical behavior of AA2024-T3 alloy for uniaxial tension over various strain rates. The macroscopic response of the polycrystal representative volume element (RVE) used for simulations is computed using computational homogenization. The effect of meshing resolution on the RVE response is studied using four different mesh discretizations. Predictions of the macroscopic behavior by the developed model are in good agreement with the experimental findings. Additionally, the contribution of model parameters to the total uncertainty of the predicted stress has been assessed by conducting a sensitivity analysis. A parametric analysis with different precipitate radii and volume fractions has been done for finding the effect of precipitates on the macroscopic and localized deformation.

2

Crystal plasticity elastic-plastic rate-independent numerical analyses of pollycrystalline materials

Wójcik Marta, Skrzat Andrzej, Stachowicz Feliks, Spišák Emil

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

63--78

EN

Macroscopic analyses of plastic forming processes give only the overall description of the problem without the consideration of mechanisms of plastic deformation and the microstructure evolution. For the consideration of these processes, numerical simulations within crystal plasticity include the change of texture, anisotropy, and strain hardening of the material are used. In this paper, a crystal plasticity rate-independent model proposed by Anand and Kothari is applied for numerical analyses of polycrystalline materials. The slip was considered as the main mechanism of the plastic deformation. Basic constitutive equations of crystal plasticity for large deformation theories are presented. The selected results of elastic-plastic problems obtained using both macro- and micro- scales software for the explicit and implicit integration are featured here. The heterogeneous distribution of strain and stress in different grains are obtained, which is associated with the various crystal orientation. The crystal plasticity modelling of materials subject to plastic deformation involves not only the information about the change of a material’s shape in a macro-scale, but also describes the phenomena occurring in material in a micro-scale.

PL

Analizy makroskopowe procesów przeróbki plastycznej prezentują jedynie ogólny zarys rozważanego problemu, bez uwzględnienia mechanizmów odkształcenia plastycznego oraz ewolucji mikrostruktury. W celu rozważania procesów przeróbki plastycznej stosowane są symulacje numeryczne w ramach teorii plastyczności kryształów uwzgledniające zmianę tekstury, anizotropię oraz umocnienie odkształceniowe. W artykule zaprezentowano zastosowanie modelu Ananda i Kothari w ramach teorii plastyczności kryształów niezależnej od prędkości odkształcenia do rozwiązywania analiz numerycznych dla materiałów polikrystalicznych. W badaniach uwzględniono poślizg dyslokacyjny jako główny mechanizm odkształcenia plastycznego. Zaprezentowano wybrane rezultaty dla problemów sprężysto-plastycznych uzyskane zarówno w skali makro, jak i mikro- dla całkowania typu explicit i implicit. Uzyskano niejednorodny rozkład naprężenia i odkształcenia w poszczególnych ziarnach, związany z różną orientacją kryształów. Modelowanie numeryczne zzastosowaniem teorii plastyczności kryształów dla materiałów poddanych plastycznemu odkształceniu dostarcza nie tylko informacje o zmianie kształtu materiału w skali makro, ale także opisuje zjawiska zachodzące w materiale w skali mikro-.

3

An Elastic-Plastic Analysis of Polycrystalline Structure Using Crystal Plasticity Modelling – Theory and Benchmark Tests

Wójcik Marta, Skrzat Andrzej

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2022

|

Vol. 16, no 5

163--177

EN

Numerical simulations of tension and shear tests for a polycrystalline, anisotropic material were performed using crystal plasticity theory. The slip was considered here as the main mechanism of plastic deformation. Constitutive equations to describe the elastic-plastic deformation caused by the slip are presented. The generation and meshing of various shapes geometries (cubic and paddy shapes) with randomly-orientated grains by means of open source program NEPER program was shown. The Voronoi tessellation was used in order to include morphological properties of a crystalline material. The selected results of elastic-plastic analyses (stress, strain distributions and the macroscopic stress-strain resulting from homogenization) are presented here. The results obtained show the non-uniform distribution of stress and strain for different grains associated with their crystal orientation. The crystal plasticity finite element modelling of materials subjected to plastic deformation is important for microstructure-based mechanical predictions, as well as for the engineering design and to perform simulations involving not only the change of a material’s shape at a macro level but also the phenomena occurring in material in a micro-scale.

4

Texture evolution of magnesium alloy AZ31B subjected to severe plastic deformation

Frydrych Karol

Engineering Transactions

|

2021

|

Vol. 69, iss. 4

337--352

EN

The paper presents the simulations of texture evolution of the AZ31B Mg alloy subjected to equal channel angular pressing (ECAP) and rotary swaging (RS) processes. It is shown that using the crystal plasticity (CP) parameters obtained by curve fitting conducted on simple mechanical tests with the aid of the evolutionary algorithm, it is possible to correctly predict the texture evolution in both processes. The influence of the initial texture as well as the CP parameters is discussed.

5

A crystal plasticity finite element-based approach to model the constitutive behavior of multi-phase steels

Liu Hongguang, Shin Yung C.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 2

707--720

EN

Steels are the most commonly used multi-phase materials in the industry, and their mechanical behaviors depend on the microstructure, composition, and phase fractions. Generally, the material behaviors need to be measured by experiments like a tensile test or split Hopkinson bar test, which is very time-consuming and expensive. Once the heat treatment and phase fractions are changed, it needs to be tested again, and, to avoid this, a better method is required to obtain the material behavior quickly and easily. In this study, a novel multi-scale approach is described to predict the material behaviors of multi-phase steels based on the phase fractions. A crystal plasticity finite element method is used to obtain the material behavior of each phase at a micro-scale with elevated strain rates, which is validated with experimental data or theoretical models at static or quasi-static conditions. Then a homogenization procedure with the rule of mixture method, which is based on the phase fractions measured from the microstructure characterization, is used to get the macro-scale constitutive behavior, and it is then implemented into the commercial software Abaqus/Standard to simulate the process of tensile test and compared with the experimental data. Good agreements are obtained between simulation and experimental results.

6

Multi-scale numerical analysis of the effect of microstructural features on the mechanical behavior of polycrystalline Ti-6Al-4V alloy

Benmessaoud Fatna, Velay Vincent, Cheikh Mohammed, Vidal Vanessa, Boher Christine, Rézaï-Aria Farhad

Engineering Transactions

|

2019

|

Vol. 67, iss. 2

227--242

EN

The present work aims to model the influence of microstructural features of Ti-6Al-4V titanium alloy on its mechanical behavior. A multi-scale approach based on crystal plasticity is considered. The elasto-viscoplastic constitutive equations of Meric-Cailletaud are modified to take into consideration the effect of the grain size by introducing the Hall-Petch relationship at the local scale. This modified model is coupled with finite element calculations under small strain assumption to simulate the monotonic mechanical behavior of Ti-6A-4V at local and global scales. It is shown that the mechanical behavior of Ti-6Al-4V is drastically dependent upon the material features. Strong crystallographic texture can result in the formation of hardened and less hardened areas. Moreover, by increasing the grain size scattering, the heterogeneously deformed areas are multiplied. By decreasing the average grain size, the yield strength increases. It is observed that the effects of grain size, grain size scattering and crystallographic texture are coupled.

7

Crystal plasticity finite element simulations of the indentation test

Frydrych Karol

Computer Methods in Materials Science

|

2019

|

Vol. 19, No. 2

41--49

EN

The goal of the paper is to report the successful simulations of the nanoindentation problem. The finite-strain isotropicelasto-plasticity and crystal elasto-plasticity models used for the simulations are described. The developed contact formulation describing the contact with rigid surface approximating pyramidal indenter is presented. Both tensile stress-strain andindentation load-penetration curves obtained with a single set of material parameters are presented to be in the satisfactoryagreement with experimental data. It seems that such a result is presented for the first time.

PL

Celem pracy jest przedstawienie pomyślnego wyniku symulacji zadania nanoindentacji. Opisano wykorzystane w symulacjach modele izotropowej sprężysto-plastyczności oraz sprężysto-plastyczności kryształów. Przedstawiono również sformułowanie kontaktu ze sztywną powierzchnią przybliżającą końcówkę indentera o kształcie ostrosłupa. Zaprezentowano zarówno krzywe naprężenie-odkształcenie uzyskane w symulacji testu rozciągania, jak i siła-zagłębienie, które otrzymano przy użyciu pojedynczego zestawu parametrów materiałowych. Uzyskano zadowalająca zgodności z eksperymentem. Wydaje się, że tego typu wyniki zostały zaprezentowane po raz pierwszy.

8

Modeling of anisotropic hardening and grain size effects based on advanced numerical methods and crystal plasticity

Berisha B., Hirsiger S., Hippke H., Hora P., Mariaux A., Leyvraz D., Bezençon C.

Archives of Mechanics

|

2019

|

Vol. 71, nr 4-5

489--505

EN

Modeling of anisotropic behavior as well as hardening behavior based on micromechanical quantities in combination with a spectral solver is the focus of this study. A deep drawing steel as well as two different aluminum alloys are investigated. Prediction capabilities of the proposed modeling strategy are discussed and the benefits of the micromechanical model are highlighted. Further, a comparison of the crystal plasticity (CP) results with the well established macroscopic model YLD2000-2d underlines the importance of the CP as a complementary modeling technique to the macroscopic modeling. Both models – the microscopic as well as the macroscopic – are validated on experimental data mainly gained from uniaxial and biaxial tests. In the second part of this study, strong inhomogeneous microstructures are investigated from a modeling point of view. For this purpose, a Hall–Petch phenomenological model is implemented in the CP open-source code DAMASK to take the grain size effects into account. Appropriate combinations of the grain sizes in a bimodal microstructure are presented in order to increase the strength as well as ductility of a generic aluminium alloy. The proposed numerical strategy of coupling the CP and efficient FFT-based spectral solver supports the development of new materials in an optimal way.

9

A parallelized model for coupled phase field and crystal plasticity simulation

Lin M, Prahl U.

Computer Methods in Materials Science

|

2016

|

Vol. 16, No. 3

156--162

EN

The predictive simulation of materials with strong interaction between microstructural evolution and mechanical deformation requires the coupling of two or more multi-physics models. The coupling between phase-field method and various mechanical models have drawn growing interests. Here, we propose a coupled multi-phase-field and crystal plasticity model that respects the anisotropic mechanical behavior of crystalline materials. The difference of computational complexity and solver requirements between these models presents a challenging problem for coupling and parallelization. The proposed method enables parallel computation of both models using different numerical solvers with different time discretization. Finally two demonstrative examples are given with an application to the austenite-ferrite transformation in iron-based alloys.

PL

Uzyskanie realistycznych możliwości obliczeniowych modeli materiałowych łączących rozwój mikrostruktury z odkształceniami wymaga sprzężenia dwóch lub więcej modeli fizycznych. Sprzężenie między modelem pola faz i różnymi modelami mechanicznymi jest ostatnio w obszarze zainteresowania naukowców. W pracy zaproponowano sprzężenie modelu pola wielofazowego z modelem plastyczności kryształów, który uwzględnia anizotropię zachowania się materiałów polikrystalicznych. Różnica w złożoności obliczeniowej i w wymaganiach dla solwera pomiędzy tymi modelami jest wyzwaniem dla sprzężenia i zrównoleglenie obliczeń. Zaproponowana w pracy metoda umożliwia zrównolegleni obliczeń z wykorzystaniem dwóch modeli poprzez zastosowanie solwerów numerycznych z różną dyskretyzacją czasu. Dwa przykłady będące zastosowaniem dla przemiany austenit-ferryt w stopach żelaza są podsumowaniem pracy.

10

Optimization and application of GPU calculations in material science

Korpała G., Kawalla R.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.1

185--191

EN

Modern Graphic Processing Units (GPU) provide in combination with a very fast Video Random Access Memory (VRAM) very high computational procedure, outrunning the conventional combination of a Central Processing Unit (CPU) and Random Access Memory (RAM) in terms of parallel computing and calculation. Within this work a concept for parallel application of the CPU/GPU is presented which combines the approach for processing and managing of large amounts of data. The computer algebra system (CAS) Wolfram Mathematica is used for numerical calculation of a large Finite Difference Model (FDM). The CUDA-link feature of Mathematica was used to achieve a parallel working environment with a parallelized computation on available CPUs with a parallelization of calculations of Nvidia GPUs at the same time. An advanced desktop computer system was setup to use a high-end desktop CPU in combination with four TITAN GK110 Kepler GPUs from Nvidia. It will be shown, that the calculation time can be reduced by using shared-memory and an optimization of the used block and/or register size to minimize data communication between GPU and VRAM. Results for diffusion, stress field and deformation field for a deformation sample will be shown, which is numerically calculated from crystal plasticity, with over four million of FDM elements being calculated by each of the four used graphic cards. It will be clearly shown, that the overall calculation time is strongly depending on the storage time for the amount of data, both for the final result and as for the intermediate results for the different numerical increments. Nevertheless, a promising application of parallel computing for research in the field of materials science is presented and investigated, showing the possibilities for new approaches and/or more detailed calculations in a reasonable time.

PL

Nowoczesne procesory graficzne (GPU) w połączeniu z bardzo szybką pamięcią typu VRAM stanowią wysoko wydajne obliczeniowo narzędzie, które w aspekcie obliczeń równoległych wyprzedza znacznie konwencjonalną centralną jednostkę obliczeniową (CPU) z pamięcią RAM. W pracy przedstawiona została koncepcja aplikacji wykonującej obliczenia równoległe na proce¬sorach CPU/GPU, która może przetwarzać i zarządzać dużą ilością danych. Wykorzystano środowisko obliczeniowe CAS Wolfram Mathematica do rozwiązywania dużych modeli metodą różnic skończonych (FDM) oraz funkcjonalność Mathematici CUDA-link do równoczesnego zrównoleglenia obliczeń na procesorach CPU i Nvidia GPU. Na tej podstawie opracowano zaawansowany system komputerowy pozwalający na obliczenia na pro¬cesorze CPU w połączeniu z czterema procesorami TITAN GK110 Kepler GPU firmy Nvidia. Pokazano, że czas obliczeń został zredukowany przy wykorzystaniu pamięci dzielonej i optymalizacji bloku lub rozmiaru rejestru, w celu minimalizacji przesyłu danych pomiędzy GPU i VRAM. Przedstawiono wyniki dla dyfuzji, pola naprężeń i pola odkształceń dla odkształconej, przykładowej próbki, otrzymane z modelu plastyczności kryształu z ponad czterema milionami elementów FDM, dla których obliczenia wykonywano na czterech kartach graficznych. Przeprowadzone obliczenia jasno pokazały, że całkowity czas obliczeń jest silnie zależny od czasu dostępu do pamięci dla danych, zarówno w aspekcie otrzymania wyników końcowych, jak i wyników pośrednich dla różnych kroków czasowych. Niemniej jednak w pracy przedstawiono obiecujące wyniki badań nad zastosowaniem obliczeń równoległych w dziedzinie inżynierii materiałowej, pokazując możliwości wykorzystania nowych metod i bardziej dokładnych obliczeń w akceptowalnym czasie.

11

Hardening laws in miltilevel crystal plasticity models and macro effects of complex cyclic loading

Volegov P. S., Trusov P. V., Gribov D. S., Shveykin A. I.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2014

|

z. 86 [290], nr 4

639--649

EN

The problem of constructing a physically based hardening laws of mono- and polycrystalline samples in multi-level theories using crystal plasticity is considered, these hardening laws should allow describing the process of the defect structure evolution of the material due to the intensive inelastic deformations. It is also should be applicable to the description of complex and cyclic loading. An approach to the construction of a general and a particular form of hardening law is proposed, which takes into account the interaction of full and split dislocations with each other, forming and destruction of dislocation barriers, annihilation of dislocations during reverse loading and the interaction of intragranular and grain boundary dislocations. Using the obtained hardening law, the known experimental effects of complex and cyclic loading are described.

PL

W artykule przedstawiono problem budowy fizycznie uzasadnionych praw umocnienia próbek mono- i polikrystalicznych w wielowymiarowych teoriach plastyczności krystalicznej. Rozważane prawa umocnienia powinny pozwalać na opis procesu rozwoju struktury uszkodzenia materiału spowodowanej intensywnymi odkształceniami niesprężystymi. Powinny również umożliwiać na opis złożonych i cyklicznych obciążeń. Zaproponowano podejście do budowy ogólnej i szczegółowej postaci prawa umocnienia, które uwzględnia wzajemne oddziaływanie dyslokacji pełnych i wieloczęściowych, kształtowanie i niszczenie barier dyslokacyjnych, anihilację dyslokacji podczas procesu przeciwnego obciążania, oddziaływanie dyslokacji wewnątrz ziarnowych oraz występujących na granicach ziarn. Wykorzystując otrzymane prawa umocnienia, określono znane skutki eksperymentalne złożonego i cyklicznego obciążania.

12

Symulacje odkształcania aluminium z wykorzystaniem modelu Crystal Plasticity

Wajda W.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2013

|

T. 24, nr 4

243--251

PL

W artykule przedstawiono problem symulacji zachowania się materiału podczas przeróbki plastycznej z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES). W odróżnieniu od konwencjonalnej symulacji MES do opisu zachowania się materiału wykorzystano model Crystal Plasticity (CP). Główną zaletą tego modelu jest możliwość jednoczesnego opisu umocnienia materiału oraz rozwoju tekstury podczas deformacji. Model ten jednak wymaga identyfikacji parametrów, które nie są powszechnie dostępne w literaturze. W przedstawionej pracy do identyfikacji parametrów wykorzystano metodę odwrotną. Zidentyfikowano parametry modelu dla monokryształów aluminium, a następnie zastosowano je do symulacji odkształcana polikrystalicznego aluminium. Otrzymane wyniki są zgodne z wynikami doświadczalnymi odkształcania polikrystalicznego aluminium.

EN

The paper focused on the problem of simulation of material behaviour during forming process. The simulation is carried out by Finite Element Method (FEM). In contrary to conventional FEM simulation to describe material behaviour Crystal Plasticity (CP) model was used. Main advantage of the model is possibility of simultaneous description of material hardening and texture development during deformation. Nevertheless, the model usage requires its parameters identification, which are not commonly available in literature. In this work inverse method was used to identify the models parameters. First, the parameters were identified for aluminum single crystal, subsequently they were used for simulation of polycrystalline aluminum behaviour during deformation. Obtained results are in good agreement with those commonly observed in polycrystalline aluminum deformation experiments

13

Crystal plasticity models accounting for twinning

Kowalczyk-Gajewska K.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, No. 4

436--451

EN

Different approaches to account for twinning in crystal plasticity models are discussed. In particular, three main issues related to this mechanism of plastic deformation are addressed: modelling of texture evolution in the presence of twinning, impact of slip-twin interactions on hardening laws formulation and influence of a layered substructure on the macroscopic response of materials. Some of the discussed modelling tools are illustrated with use of the example of titanium aluminide.

PL

W pracy przedyskutowano istniejące metody pozwalające na uwzględnienie bliźniakowania w ramach modelu plastyczności kryształów. W szczególności przeanalizowano trzy zasadnicze problemy wymagające rozwiązania w przypadku modelowania metali i stopów, w których mamy do czynienia z tym mechanizmem deformacji plastycznej: modelowanie rozwoju tektury krystalograficznej, wpływ sprzężeń zachodzących pomiędzy mechanizmami poślizgu i bliźniakowania na sformułowanie prawa umocnienia oraz wpływ tworzącej się substruktury lamelarnej (płytkowej) na makroskopową odpowiedź materiału. Niektóre z omawianych podejść zostały zilustrowane na przykładzie związku międzymetalicznego Ti-Al.

14

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

Muszka P., Graca P., Sitko M., Madej Ł., Sun L.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, No. 4

460--470

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.

15

Application of crystal plasticity model for simulation of polycrystalline aluminum sample behavior during plain strain compression test

Wajda W., Madej Ł., Paul H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

493--496

EN

Capabilities of crystal plasticity finite element (CPFE) model in application to modeling polycrystalline aluminum sample behavior during plain strain compression test are discussed within the present work. To simplify analysis of material behavior during plain strain compression the aluminum specimen is composed of only three grains, both in experiment and numerical simulation. To reconstruct appropriate grains morphology a digital material representation (DMR) technique is used. The predicted/calculated values of loads and pole figures are compared with the experimental data. Calculated results remain in good agreement with experimental data what highlight predictive capabilities of the proposed approach in modeling material behavior under loading conditions. The conclusions regarding model capabilities and possible improvements during further work are also drawn in the paper.

PL

W artykule przedstawiono możliwości opisu zachowania umocnieniowego, polikrystalicznej próbki aluminiowej ściskanej w płaskim stanie odkształcenia, z wykorzystaniem modelu plastyczności kryształu i Metody Elementów Skończonych. Ściskana próbka składała się z trzech ziaren, co ułatwiło analizę jej zachowania umocnieniowego oraz weryfikacje wyników numerycznych. Zastosowanie modelu plastyczności kryształów do symulacji zachowania odkształceniowego próbek polikrystalicznych wymaga odwzorowania rzeczywistej (mikro)struktury próbki, do czego wykorzystano koncepcje Cyfrowej Reprezentacji Materiału (DMR - ang. Digital Material Representation). Metoda DMR umożliwia rekonstrukcje morfologii oraz określenie początkowej orientacji ziaren w symulacji. Wyniki obliczeń w postaci figur biegunowych oraz naprężenia w funkcji odkształcenia zostały porównane z wynikami doświadczalnymi. Obliczone wyniki wykazują dobra zgodność z doświadczeniem. W artykule omówiono wyniki porównania oraz przedstawiono wnioski głównie dotyczące kierunku udoskonalenia modelu w dalszej pracy.

16

Narzędzie wspomagające analizę numeryczną odkształceniowego zachowania się materiałów polikrystalicznych z wykorzystaniem modelu plastyczności kryształów

Sitko M., Wajda W., Madej Ł.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 10

293-298

PL

W artykule przedstawiono model plastyczności kryształów (CP - crystal plasticity) sprzężonego z modelem cyfrowej reprezentacji materiału (DMR ang. Digital Material Representation). Dla ułatwienia przygotowania danych wejściowych do symulacji opracowano dedykowany program komputerowy wspomagający pracę z modelami plastyczności kryształów. Zastosowanie cyfrowej reprezentacji materiałów do odwzorowania mikrostruktury materiału w połączeniu z modelem CP pozwoliło na przeprowadzenie symulacji numerycznej deformacji próbki w płaskim stanie odkształcenia i analizę niejednorodności odkształcenia. Niejednorodność odkształcenia jest modelowana z uwzględnieniem zmian morfologii ziaren jak również zmian ich orientacji krystalograficznej. Kolejne etapy analizy niejednorodności odkształcenia z wykorzystaniem modeli CP i DMR są omówione w ramach niniejszej pracy.

EN

Part of the research dedicated to development of a user friendly numerical system based on the digital material representation (DMR) idea is the subject of the present paper. To facilitate preparation of a complex numerical model for modeling evolution of crystallographic orientation in subsequent grains during plastic deformation a dedicated computer program has been developed. Description of the developed program as well as its capabilities are discussed within the paper. Examples of application are presented using the numerical model of plane strain compression as a case study. As a result strain and stress inhomogeneities, changes in grain morphology as well as evolution of crystallographic orientations during deformation are easily modeled.

17

Analiza wpływu mikrostruktury na własności mechaniczne z wykorzystaniem cyfrowej reprezentacji materiału

Wajda W., Madej Ł., Paul H.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 11

742-748

PL

Artykuł przedstawia zastosowanie techniki Cyfrowej Reprezentacji Materiału do analizy wpływu mikrostruktury na własności mechaniczne materiału. W pracy opisano metodę Cyfrowej Reprezentacji Materiału oraz przykładowe sposoby odtwarzania/ rekonstrukcji morfologii mikrostruktur. W połączeniu z modelem plastyczności kryształów, technika ta umożliwia śledzenie rozwoju tekstury w trakcie odkształcania materiału w kolejnych elementach mikrostruktury. Wymagane parametry materiałowe do modelu plastyczności kryształów uzyskano stosując metodę odwrotną (ang. inverse method). Weryfikację techniki Cyfrowej Reprezentacji Materiału przeprowadzono przez porównanie wyników obliczonych z doświadczalnymi.

EN

The article presents application of the Digital Material Representation technique to analyze the influence of microstructure on the mechanical properties of the material. The method of Digital Material Representation, in particular examples of techniques of microstructures reconstruction are presented within the work. In conjunction with the crystal plasticity model, the developed technique allows to track the development of texture during material deformation. All the required material parameters for the crystal plasticity model were obtained using an inverse analysis method. The validation of mentioned techniques was made by comparing calculated and experimental results.

18

Phenomenological Description of the Effect of Micro-Shear Banding in Micromechanical Modelling of Polycrystal Plasticity

Kowalczyk-Gajewska K., Pęcherski R. B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 4

1145-1156

EN

The rigid-plastic crystal plasticity model accounting for the effect of micro-shear banding mechanism on the reduction of the global strain hardening rate is presented. The instantaneous contribution of micro-shear bands in the rate of plastic deformation is described by means of the constitutive function fMS that depends on the type of strain path specified by the current direction of strain rate tensor. The capabilities of the model are explored by studying the strain-stress behavior of polycrystalline material together with the crystallographic texture evolution in the polycrystalline element.

PL

Przedstawiono sztywno-plastyczny model plastyczności kryształów uwzględniający wpływ mikropasm ścinania na redukcje globalnego modułu umocnienia. Chwilowy udział mikro-pasm ścinania w prędkości deformacji plastycznej został opisany poprzez dodatkowa konstytutywna funkcje fMS, która zależy od schematu odkształcenia zdefiniowanego przez aktualny kierunek tensora prędkości odkształceń. Zbadano możliwości proponowanego modelu mikromechanicznego w ramach analizy odpowiedzi materiału polikrystalicznego z uwzględnieniem rozwoju tekstury krystalograficznej.

19

Biaxial extension of a plane single crystal

Merabet K., Chenaoui A., Sidoroff F., Darrieulat M.

Archives of Mechanics

|

2008

|

Vol. 60, nr 5

363-384

EN

This paper concerns the rigid-plastic modelisation of a f.c.c. single crystal, deforming by crystallographic slip, under large strain. Adopting the plane single crystal model, which corresponds to a true two-dimensional evolution of a real three-dimensional crystal, the activity of slip systems and the plastic indetermination, due to multiplicity of solutions, are studied according to the rate-independent Schmid law or the rate-dependent Bingham law. To promote a more general situation of potential multiple slip and therefore of potential indeterminacy, the biaxial loading is investigated. Based on this model and the Bingham slip law, the indeterminacy problem is surmounted, by adopting the geometrical analysis in the strain rate space and it is proved that the linear viscoplastic analysis is a new way of solving the indeterminacy problem.

20

Modelling of crystal plasticity effects on the crack initiation energies of a bi-crystal interface (Nb/Al2O3)

Siddig A., Schmauder S.

Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences

|

2007

|

Vol. 14, No. 1

67-78

EN

The present paper examines the crystal orientation effects on the energy at the crack-tip of niobium/alumina joints. The analyses have been done using crystal plasticity theory. The single crystal parameters are identified for each family of slips system in [1]. These identified parameters are being used to examine the orientation effects of the niobium single crystal on the energy at the crack-tip. Differences in the fracture energy are explained based on the plastic slip (strain) induced in different slip systems during deformation. A qualitative comparison of the crystal plasticity analysis with the experiments of [2,3] is also been presented.