Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Material characterization for numerical simulation of manufacturing of automotive part made of magnesium alloy

Pietrzyk Maciej, Kuziak Roman, Bzowski Krzysztof, Rauch Łukasz, Ambroziński Mateusz, Gronostajski Zbigniew, Chorzępa Władysław

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 1

72--81

EN

Evaluation of the possibility of substitution of steel part in the car body by the one made of AZ31 alloy was the main objective of the whole project. The objective of this paper was to determine the flow stress model, which accounts for the difference in the behavior of magnesium alloys during tension and compression. Tension tests on Zwick machine and compression tests on Gleeble 3800 were performed. Inverse analysis was applied to interpretation of the results of the tests. Separate numerical models for tension and compression were implemented into Abaqus software and simulations of the stamping were performed. Sensitivity of the results to the flow stress model was evaluated.

2

An efficient parallel global optimization strategy based on Kriging properties suitable for material parameters identification

Roux Emile, Tillier Yannick, Kraria Salim, Bouchard Pierre-Olivier

Archive of Mechanical Engineering

|

2020

|

LXVII, nr 2

169--195

EN

Material parameters identification by inverse analysis using finite element computations leads to the resolution of complex and time-consuming optimization problems. One way to deal with these complex problems is to use meta-models to limit the number of objective function computations. In this paper, the Efficient Global Optimization (EGO) algorithm is used. The EGO algorithm is applied to specific objective functions, which are representative of material parameters identification issues. Isotropic and anisotropic correlation functions are tested. For anisotropic correlation functions, it leads to a significant reduction of the computation time. Besides, they appear to be a good way to deal with the weak sensitivity of the parameters. In order to decrease the computation time, a parallel strategy is defined. It relies on a virtual enrichment of the meta-model, in order to compute q new objective functions in a parallel environment. Different methods of choosing the qnew objective functions are presented and compared. Speed-up tests show that Kriging Believer (KB) and minimum Constant Liar (CLmin) enrichments are suitable methods for this parallel EGO (EGO-p) algorithm. However, it must be noted that the most interesting speed-ups are observed for a small number of objective functions computed in parallel. Finally, the algorithm is successfully tested on a real parameters identification problem.

3

Komputerowo wspomagane wyznaczanie nośności opakowań z tektury falistej. Cz. 3. Laboratoryjno-numeryczna procedura identyfikacji sprężystych parametrów materiałowych tektury falistej

Garbowski T., Garbowska L.

Przegląd Papierniczy

|

2018

|

R. 74, nr 9

577--585

PL

Wiarygodne szacowanie nośności konstrukcji z papieru oraz tektury (np. pudła klapowe, SRP/RRP itp.) oparte jest przede wszystkim na precyzyjnie zidentyfikowanym zestawie parametrów wytrzymałościowych oraz odpowiednim modelu matematycznym z poprawnie sformułowanymi równaniami konstytutywnymi materiału. W niniejszej pracy zestawiono i omówiono techniki doboru odpowiednich metod identyfikacji parametrów materiałowych tektury falistej. Problem ten jest szczególnie ważny w przypadku testów wytrzymałościowych tektury falistej, ponieważ w laboratorium najczęściej mierzone są przemieszczenia i/lub wytężenia próbek tektury o różnych kształtach i wymiarach, a nie bezpośrednio szukane parametry materiałowe, które wyznacza się a posteriori zrównań matematycznych. Ponadto, konstytutywny opis tektury falistej zawiera aż kilkanaście parametrów materiałowych, przez co wyselekcjonowanie odpowiednich testów laboratoryjnych niezbędnych do ich wyznaczenia jest dodatkowo utrudnione. W poprzednich artykułach cyklu omówiono zagadnienia dotyczące warunków pracy tektury, sprawdzono wpływ procesów przetwórczych na wytrzymałość tektury oraz opisano metody sprawdzania przydatności testów laboratoryjnych do identyfikacji w oparciu o analizę wrażliwości. W bieżącym artykule porównano skuteczność wykorzystania algorytmów optymalizacji i metod odwrotnych w procesie identyfikacji parametrów materiałowych tektury falistej. Porównano i zestawiono również wyniki identyfikacji dla różnych kombinacji zestawów badań laboratoryjnych.

EN

Reliable estimation of the bearing capacity of paper and board structures (e.g. flap boxes, SRP / RRP, etc.) is based primarily on a precisely identified set of strength parameters and an appropriate mathematical model with correctly formulated material constitutive equations. In this paper, techniques for selection of appropriate methods for identification of corrugated board material parameters are presented and discussed. This problem is particularly important in the case of strength tests of corrugated board, because in the laboratory the displacements and / or strains of board samples of various shapes and sizes are most often measured, and not directly the material parameters, that are determined a posteriori from mathematical equations. In addition, the constitutive description of corrugated board contains dozen material parameters, which makes it difficult to select the appropriate laboratory tests, necessary to determine them. In the previous articles of the series, issues related to the work conditions of board were discussed, the impact of material processing on the strength of board was examined and methods for testing the suitability of laboratory tests for identification based on sensitivity analysis were described. The current article examines the effectiveness of using optimization algorithms and inverse methods in the process of identification of corrugated board material parameters. The identification results for various combinations of laboratory tests were also compared and summarized.

4

Evaluation of possibilities of application of web-based tool for effective identification of mechanical properties of materials

Wolski Ł., Kopernik M.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 7

576--581

EN

The main purpose of the work is to present and test the developed web-based tool to identify parameters of rheological equations, whose functionality according to the presented results is comparable to existing desktop applications. The developed web-based application with a user-friendly interface uses selected optimization methods (Powell and Hooke-Jeeves algorithms). Criteria for selecting optimization methods are: robustness and frequent application to identification problems described in literature. Testing the developed application consists of comparing the identified stress-strain curves obtained from mechanical tests using the developed tool and commercial desktop application, and performing efficiency tests for the analyzed examples of rheological equations and optimization methods. For this purpose, two material models were used: a simple Hollomon’s model and a multi-parameter model used for steel, in which the influence of softening during the dynamic recrystallization is insignificant. The presented software is implemented in technologies such as JDK 1.8, Spring Framework and PrimeFaces, and passes the efficiency tests successfully.

PL

Głównym celem pracy jest przedstawienie i przetestowanie opracowanego narzędzia webowego do identyfikacji parametrów równań reologicznych, którego funkcjonalność – zgodnie z uzyskanymi wynikami – jest porównywalna z istniejącymi aplikacjami desktopowymi. Opracowana aplikacja internetowa, z przyjaznym dla użytkownika interfejsem, wykorzystuje wybrane metody optymalizacji (algorytmy Powella oraz Hooke’a-Jeevesa). Kryteria wyboru metod optymalizacyjnych to odporność rozwiązania na zaburzenia i częste zastosowanie do problemów odwrotnych opisanych w literaturze. Przetestowanie opracowanej aplikacji polega na porównaniu zidentyfikowanych krzywych naprężenie–odkształcenie, uzyskanych z testów mechanicznych z wykorzystaniem opracowanego narzędzia i komercyjnej aplikacji desktopowej, oraz na przeprowadzeniu testów wydajnościowych dla analizowanych przykładów równań reologicznych i metod optymalizacyjnych. W tym celu posłużono się dwoma modelami materiałowymi: prostym modelem Hollomona i modelem wieloparametrowym, stosowanym dla stali, w którym wpływ zmiękczania podczas rekrystalizacji dynamicznej jest nieznaczny. Prezentowane oprogramowanie jest wdrażane w takich technologiach, jak JDK 1.8, Spring Framework czy PrimeFaces, i pomyślnie przechodzi testy wydajności.

5

An advanced approach to derive the constitutive law of UHPFRC

Mészöly T., Randl N.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2018

|

Vol. 11, no. 1

89--96

EN

More than 200 specimens were tested in a comprehensive experimental campaign using ultra-high performance concrete with a mean compressive strength between 150 and 210 MPa and with different amounts of steel fibre reinforcement (0%, 1% and 2% by volume) from the first 2 days to 1.5 years after casting. From the large set of experimental tests related material parameters were derived. Based on compression tests with strain transducers and laser displacement transducers, the compression side of the constitutive law was derived, and based on the splitting tensile tests and flexural bending tests, the tensile side of the constitutive law was derived and the results are presented. For derivation of the tensile behaviour of ultrahigh performance fibre-reinforced concrete an advanced approach was applied by using a photogrammetric camera system with digital image correlation (DIC).

PL

Ponad 200 próbek zostało zbadanych w kompleksowej serii badań betonów bardzo wysokowartościowych o średnich wytrzymałościach na ściskanie od 150 do 210 MPa i przy zróżnicowanej ilości zbrojenia rozproszonego z włókien stalowych (0%, 1% i 2% objętości). Próbki badano w wieku od 2 dni do 1.5 roku po ułożeniu betonu. W poszczególnych seriach zbadano parametry materiałowe. W próbach ściskania, przy użyciu tensometrów i laserowych czujników przemieszczeń wyznaczono wartości ściskań do wykorzystania w równaniach konstytutywnych, a na podstawie prób rozciągania (w próbie rozłupywania przy ściskaniu wzdłuż pobocznicy) i wytrzymałości na zginanie wyznaczono wartości rozciągań do równań konstytutywnych. Do wyznaczenia wytrzymałości na rozciąganie betonu bardzo wysokowartościowego zbrojonego włóknami stalowymi zastosowano metodę fotogrametryczną z cyfrową korelacją obrazu (DIC).

6

Modelowanie matematyczne procesu odkształcenia plastycznego stali mikrostopowych

Opiela M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 7

293--297

PL

Artykuł dotyczy możliwości optymalizacji parametrów procesu kucia metodą obróbki cieplno-plastycznej stali z mikrododatkami Ti i V oraz Ti, Nb i V za pomocą modelowania matematycznego naprężeń uplastyczniających otrzymanych z plastometrycznych prób ściskania na gorąco. Do opisu naprężenia uplastyczniającego wykorzystano model reologiczny zaproponowany przez C.M. Sellarsa. Na podstawie tego modelu przebieg eksperymentalnych i teoretycznych krzywych naprężenie-odkształcenie został zweryfikowany, stosując minimum funkcji celu, dla najdokładniejszego dopasowania analizowanych krzywych badanych stali. W procedurze identyfikacji naprężeń uplastyczniających wyznaczonych na podstawie próby osiowosymetrycznego ściskania na gorąco niezwykle przydatna okazała się metoda analizy odwrotnej. Uzyskane wyniki pozwalają na stwierdzenie, że przyjęty w pracy model reologiczny wraz z wyznaczonymi metodą analizy odwrotnej współczynnikami opisują w sposób zadowalający wartości naprężenia uplastyczniającego badanych stali.

EN

The article concerns the possibility to optimize the parameters of forging process with the method of thermo-mechanical treatment of steel with microadditions of Ti and V and Ti, Nb and V by means of mathematical modelling of yield stress obtained from conducted plastometric hot compression tests. To describe the yield stress, rheological model proposed by C.M. Sellars was used. Based on this model, the course of experimental and theoretical stress-strain curves has been verified using a minimum of goal function, for the most accurate matching of analyzed curves of investigated steels. In the procedure for identification of yield stresses, determined basing on axisymmetrical hot-compression test, the method of inverse analysis. Obtained results allow to conclude that assumed rheological model along with coefficients, determined with the method of inverse analysis, describe satisfactorily the values of yield stress steels of studied steels.

7

Hybrid computer system for the identification of metallic material models on the basis of laboratory experiments

Rauch Ł., Górecki G., Pietrzyk M.

Computer Science

|

2016

|

Vol. 17 (2)

123--143

EN

The identification of the proper parameters of material models plays a crucial role in the design of production technologies, especially in the case of modern materials with diversified properties under different boundary conditions. The procedure of identification is usually based on an optimization algorithm that uses sophisticated numerical simulations as a part of the goal function and compares the obtained results with experimental tests. Despite its reliability, such an approach is numerically inefficient. This paper presents the concept of how to replace the most numerically-demanding part of the identification procedure with metamodels, allowing us to maintain uniform result quality. The computer system, which allows us to manage input data, metamodels, and calculations, is proposed and described in detail in this paper. Finally, the proposed approach is validated on the basis of tests performed in the laboratory.

8

Mechanical characterization of orthotropic elastic parameters of a foam by the mixed experimental-numerical analysis

Chuda-Kowalska M., Gajewski T., Garbowski T.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2015

|

Vol. 53 nr 2

383--394

EN

Different kind of foams, usually made from polymers, metals, ceramics, glass, etc. have been widely used in various branches of civil engineering since the 80s. The most common are polyurethane foams. Since their role in construction nowadays is not only to act as a thermal barrier but also to take some of loads, the engineers need to know also their mechanical properties. This implies that manufacturers or designers must perform a number of laboratory tests in order to find a set of substantial parameters of this particular material. Due to noticeable orthotropic behavior of foams, one needs to carry out several laboratory tests to identify elastic properties only. Here, an enhanced testing methodology is proposed to reduce the number of tests required for characterization of elastic orthotropic properties of foams. By combining the advanced measurement techniques, non-traditional experimental setup, numerical modeling and inverse analysis one can capture all nine elastic properties from just two or three tests. In the paper, full experimental and numerical procedures are presented and validated by noisy pseudo-experimental data.

9

Determination of material parameters of isotropic and anisotropic hyper-elastic materials using boundary measured data

Hajhashemkhani M., Hematiyan M. R.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2015

|

Vol. 53 nr 4

895—910

EN

Identification of mechanical properties of isotropic and anisotropic materials that demonstrate non-linear elastic behavior, such as rubbers and soft tissues of human body, is critical for many industrial and medical purposes. In this paper, a method is presented to obtain the mechanical constants of Mooney-Rivlin and Holzapfel hyper-elastic material models which are employed to describe the behavior of isotropic and anisotropic hyper-elastic materials, respectively. By using boundary measured data from a sample with non-standard geometry, and by using an iterative inverse analysis technique, the material constants are obtained. The method uses the results of different experiments simultaneously to obtain the material parameters more accurately. The effectiveness of the proposed method is demonstrated through three examples. In the two first examples, the simulated measured data are used, while in the third example, the experimental data obtained from a polyvinyl alcohol sample are used.

10

Numerical data processing from a laser flash experiment on thin graphite layer

Stryczniewicz W., Panas A. J.

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2015

|

Vol. 22, no. 3

279--287

EN

In this paper, the methodology for determination of the out-of-plane thermal diffusivity (TD) of a thin graphite layer deposited onto a substrate of known properties is presented. The developed methodology resulted in combined experimental-numerical procedure enabling investigation of the properties of thin layer deposits. The procedure involves the experimental data acquisition during the laser flash tests, and next the numerical processing of the collected data using the heat conduction problem solution and the nonlinear least square parameter identification approach. Two last steps produce a certain inverse heat conduction problem that is formulated and numerically solved for a three-layer specimen. The procedure has been successfully tested while processing the real experimental data from investigation of flake graphite layers. This proved the effectiveness of the methodology in providing quantitative data on the TD of thin layers of relatively poor conductors deposited onto a highly conductive substrate.

11

Mathematical modelling of hot plastic deformation of Ti-V and Ti-Nb-V microalloyed steels

Opiela M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2015

|

Vol. 72, nr 2

69--77

EN

Purpose: The article concerns the possibility to optimize the parameters of forging process with the method of thermo-mechanical treatment of steel with microadditions of Ti and V and Ti, Nb and V by means of mathematical modelling of yield stress obtained from conducted plastometric hot compression tests. Design/methodology/approach: To describe the yield stress, rheological model proposed by C.M. Sellars was used. Based on this model, the course of experimental and theoretical stressstrain curves has been verified using a minimum of goal function, for the most accurate matching of analyzed curves of investigated steels. Numerical calculations with the method of finite element method (FEM) were performed taking into consideration test results of compression of specimens in Gleeble 3800 simulator, in a temperature range of 900-1100°C and at the strain rate of 1-50 s-1. Findings: Rheological model assumed in the study, proposed by C.M. Sellars, describing the yield stress of investigated steels with microadditions as a function of strain, strain rate and temperature, proved to be the proper and effective tool for appropriate adjustment of the course of experimental and theoretical a-s flow curves, determined in plastometric hot compression tests. The best matching accuracy of analyzed curves was determined in the work by minimum value of the goal function, which represented simultaneously the best performance of applied inverse solution of finite element method. It has been found that the best matching accuracy of analyzed a-s curves was obtained for constructional steel containing 0.28% C and microadditions of Nb, Ti and V. Practical implications: Optymalization of yield stress values on the new-developed microalloyed steels by the use of mathematical modelling. Originality/value: Obtained results allow to conclude that assumed rheological model along with coefficients, determined with the method of inverse analysis, describe satisfactorily the values of yield stress steels of studied steels.

12

Development of the multi-scale model of cold rolling based on physical and numerical investigation of ferritic–pearlitic steels

Madej Ł., Kuziak R., Mroczkowski M., Perzyński K., Libura W., Pietrzyk M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. 15, no. 4

885--896

EN

With the aim of developing dual phase (DP) microstructure using a continuous annealing process, four steels with different chemical compositions were investigated in the axisymmetrical plastometric tests and during the cold rolling process. The rheological model for these steels was developed using the results of the plastometric tests and application of the inverse analysis. Load–displacement curves were used to identify parameters of the rheological model, which was incorporated into the finite element code for rolling. First, the model was validated with experiments realized on the laboratory cold rolling mill. Calculated loads were compared with experimental data and good agreement was obtained. Beyond this, metallographic analysis was performed and deformation of the ferritic–pearlitic microstructure during rolling was investigated. Finally, the generated results were combined in the form of the multi-scale numerical model based on the digital material representation approach capable of investigating local microstructural inhomogeneities.

13

System internetowy dla obliczeń równoległych w modelowaniu strefy półciekłej stali

Dębiński T., Głowacki M., Hojny M., Gumuła A., Woźniak D.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 2

115--121

PL

W pracy zaprezentowano system internetowy dla aplikacji wykorzystującej obliczenia równoległe oraz obiektowe techniki programowania do modelowania procesu walcowania blach z występowaniem strefy półciekłej. Określenie granicy plastyczności dla stali w stanie półciekłym jest niezwykle trudne, a niezbędne dane w postaci krzywych naprężenie-odkształcenie w wysokich temperaturach można uzyskać jedynie przy zastosowaniu analizy odwrotnej. Ze względu na ograniczenie dostępnych zasobów komputerowych, a także złożoność modeli obliczeniowych, bardzo dokładne analizy mogą być czasochłonne, a w pewnych przypadkach nawet niemożliwe. Autorzy, wykorzystując obliczenia równoległe, opracowali algorytm pozwalający na szybkie obliczenia przy użyciu wielu procesorów, co jest głównym przedmiotem niniejszej pracy.

EN

The paper presents web base system for an application of parallel object-oriented programming technique in modelling of rolling process of steel plates with semi-solid zone. It also throws light on the problem of semi-solid steels yield stress relationship, one of the main input data of the simulation, and on application of inverse solution, the only possible method of development of the stress-strain curves at extremely high temperatures. Due to limitations of available computer resources a very accurate computation can sometimes be impossible or the time performance can be a barrier for practical application of complex sequential models. Taking advantage of parallel computing the authors have developed an algorithm allowing for fast computation using multiple processors, which is the main subject of the presented paper.

14

Możliwości diagnozowania podłoża nawierzchni jezdni na podstawie uproszczonego modelu ośrodków wielowarstwowych

Fengier J., Pożarycki A.

Drogownictwo

|

2014

|

nr 5

170--177

PL

Każdy element analizy wyników badań nieniszczących nawierzchni jezdni, który pozwala na wnioskowanie o parametrach podłoża, to krok w kierunku optymalizacji w zakresie doboru zabiegów remontu / wzmocnienia / przebudowy. Do tej grupy można zaliczyć wielkość przedstawianą w literaturze jako Surface Moduli (SM). Autorzy w ślad za potrzebą szukania narzędzi do optymalizowania diagnostyki podłoża nawierzchni, oceniają SM pod kątem kryteriów przydatności w obszarze identyfikacji parametrów modelu szukanych metodami analiz odwrotnych. Wykorzystując kształt krzywej SM, w pracy przedstawia się takie elementy jak typowe zachowanie się podłoża nawierzchni i odpowiedź charakterystyczną dla cech nieliniowych podłoża (siła – przemieszczenie).

EN

Each element analysis of the results of NDT road surface, which allows the inference about the parameters of the subgrade, is a step forward optimizing the selection of treatments repair / strengthen / rebuild. One of the parameters which we may include in this group is surface moduli (SM). The authors, in need for search tools to optimize subgrade diagnostic, evaluate the SM under the criteria of usefulness in the area of identification of model parameters with inverse analysis. Using the shape of the SM curve, work shows elements such as the typical behavior of the subgrade and the response features of the nonlinear characteristics of the pavement subgrade (force-displacement curve).

15

Identyfikacja wartości wtórnego modułu odkształcenia na podstawie impulsowych testów dynamicznychw modelu nawierzchni drogowej

Pożarycki A., Garbowski T.

Drogownictwo

|

2014

|

nr 2

46--51

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie teoretycznego modelu nawierzchni jezdni drogowej do komputerowych symulacji numerycznych badania płytą VSS na podstawie danych otrzymanych z badań ugięciomierzem dynamicznym typu FWD. Zawężając rozważania do analizy wartości wtórnego modułu odkształcenia (Ev2) do półprzestrzeni ograniczonej od góry warstwą z kruszywa łamanego stabilizowanego mechanicznie wykazano, że poprzez odpowiednie wykorzystanie wyników nieniszczących testów dynamicznych, symulacji testów statycznych oraz teoretyczno-numerycznych modeli nawierzchni jako składników matematycznej procedury odwrotnej, można otrzymać wiarygodne wartości tego parametru. Prezentowany eksperyment pozwala założyć, że proponowane tu procedury identyfikacji, pozwalają obliczyć wartość Ev2 z dokładnością zdeterminowaną pomiarem VSS na odcinku jednorodnym.

EN

The paper presents the application of a theoretical model of road pavement, to computer numerical simulation studies of VSS test method, based on data obtained from dynamic deflectometer (FWD). Narrowing the discussion, to analyze only the secondary deformation modulus (Ev2), that was performed on the mechanically stabilized aggregate top layer of half-space, it was shown, that through the appropriate use of the results of dynamic non-destructive tests, simulation of static tests, theoretical and numerical models of pavements, as components of the mathematical inverse analysis, one can obtain reliable values for this parameter. The analysis of experiment results lets to assume, that the proposed here identification procedure, makes possible to calculate the value of EV2 (based on FWD data) with an accuracy determined by the VSS measurement on homogeneous section.

16

Survey of effectiveness of inverse analysis computation

Sztangret Ł., Szeliga Dariusz, Kusiak J.

Computer Methods in Materials Science

|

2014

|

Vol. 14, No. 3

160--166

EN

The paper presents a survey of inverse analysis focusing on two aspects: computing time and accuracy of the solution. Identification of flow stress model in metal forming processes was considered as the inverse problem. This identification is usually performed by coupling the FE model with optimization techniques which leads to long computing times. Application of the metamodel instead of FE model in the inverse analysis was proposed as a solution of this problem. The second dilemma concerns the choice of the best optimization method. Several bio-inspired optimization algorithms were used in the inverse calculations. Comparison of obtained results is presented in the paper.

PL

Artykuł przedstawia badania nad efektywnością obliczeniową w analizie odwrotnej pod kątem czasu obliczeń oraz dokładności otrzymywanych rozwiązań. Jako problem odwrotny rozważono identyfikację parametrów modelu Teologicznego. Identyfikacja jest zazwyczaj przeprowadzana poprzez zastosowanie metody optymalizacji w połączeniu z modelem MES co prowadzi do długich czasów obliczeń. Zastosowanie metamodelu w analizie odwrotnej zostało zaproponowane jako rozwiązanie tego problemu. Drugą poruszoną kwestią jest wybór odpowiedniej metody optymalizacji. Kilka algorytmów inspirowanych naturą zostało użytych w obliczeniach odwrotnych. W pracy przedstawiono otrzymane wyniki.

17

Metamodel of the plane strain compression test as a replacement of fe model in the inverse analysis

Sztangret Ł., Sztangret M., Kusiak J., Pietrzyk M

Computer Methods in Materials Science

|

2014

|

Vol. 14, No. 4

215--227

EN

The paper presents the application of plane strain compression (PSC) test to the identification of material model parameters. Moreover, an attempt to substitute the finite element (FE) model with the metamodel in the inverse analysis was made. There are several plastometric tests carried out in order to obtain material properties. Despite the fact that PCS test is very accurate, the most commonly used is uniaxial compression (UC) test. This is due to the difficulties in interpretation of results of the PSC test. Inverse analysis is used to overcome this problem. This analysis requires simulation results of adopted test. FE model is most commonly used in these simulations. However, due to mesh density in the area of greatest strain gradients, FE simulations can take unacceptably long time. Therefore, artificial neural network (ANN) was proposed in the present work as metamodel of the PSC test. This metamodel was used in the inverse analysis performed to obtain material properties for copper alloys. The results were compared with uniaxial compression test performed for the same material and good agreement was observed.

PL

Artykuł przedstawia zastosowanie próby spęczania w płaskim stanie odkształcenia w identyfikacji parametrów modelu materiału. Sprawdzono również możliwość zastąpienia modelu MES przez metamodel w analizie odwrotnej. Istnieje kilka prób plasto-metrycznych wykorzystywanych w celu wyznaczenia własności materiału. Pomimo, że próba PSC jest bardzo dokładna, najczęściej stosowana jest próba spęczania osiowosymetrycznego. Powodem tego są trudności w interpretacji wyników próby PSC. Rozwiązaniem wspomnianego problemu jest zastosowanie analizy odwrotnej. Wymaga ona jednak wyników symulacji zastosowanej próby. Symulacje te najczęściej wykorzystują model MES. Jednak ze względu na gęstość siatki MES w obszarach, w których wartość gradientu odkształcenia jest największa, czas symulacji staje się nieakceptowalnie długi. Z tego powodu sztuczne sieci neuronowe zostały wykorzystane jako metamodel próby PSC i zastosowane w analizie odwrotnej mającej na celu wyznaczenie parametrów materiału dla stopów miedzi. Porównując wyniki otrzymane z wykorzystaniem próby PSC i próby spęczania osiowosymetrycznego otrzymano dobrą zgodność.

18

Identification of the static recrystallization cellular automata model parameters based on inverse analysis

Sitko M., Madej Ł., Kuziak R

Computer Methods in Materials Science

|

2014

|

Vol. 14, No. 4

206--214

EN

Development of the inverse algorithm for identification of the discrete cellular automata model of the static recrystallization based on the particle swarm optimization method is the main aim of the work. First, the idea of the inverse analysis approach is presented. Then subsequent modules of the algorithm are discussed, namely: direct problem model, experimental setup and optimization algorithm. The optimization part is realized by the basic variant of particle swarm optimization (PSO) method. Finally, examples of identified model parameters are presented and obtained results of recrystallized microstructures are compared with the experimental data.

PL

W artykule omówiono identyfikację parametrów modelu automatów komórkowych (Cellular Automata - CA) do symulacji rekrystalizacji statycznej z wykorzystaniem metody roju cząstek (Particle Swarm Optimization). W pierwszej części pracy przedstawiono główne założenia wykorzystanej do identyfikacji metody analizy odwrotnej. Następnie przedstawiono opracowany model automatów komórkowych, inspirowaną naturą metodę optymalizacji oraz omówiono uzyskane dane eksperymentalne. W ostatniej części przedstawione zostały wyniki przeprowadzonego procesu identyfikacji.

19

Identification of the flow stress model for the strip material subject to bulk deformation

Ambroziński M., Kuziak R.

Computer Methods in Materials Science

|

2014

|

Vol. 14, No. 2

99--107

EN

The problem of determination of the flow stress of sheet material for larger strains was investigatd. Plastometric tests for the esample made as a pile of disks cut from the strip were performed. In order to avoid sliding the discs were placed in a tube made of the IF steel and CuCr alloy. Flow stress of the IF steel and CuCr alloy was determined on the basis of compression tests for cylindrical samples. With the data obtained it was possible to perform the analysis to identify the model for TRIP steel using inverse analysis for the compression of the assembled samples. The developed model was used in two case studies. The first was simulation of stamping of the automotive part. The second was simulation of strength of the anchor-concrete joint, in which the expansion sleeve was made of the TRIP steel.

PL

W pracy rozważono problem wyznaczenia modelu naprężenia uplastyczniającego dla materiału w formie taśmy poddawanego dużym odkształceniom plastycznym. Wykonane zostały próby ściskania próbek zrobionych z krążków wyciętych z taśmy. Aby uniknąć przesuwania się krążków względem siebie umieszczono je w rurkach ze stali IF lub ze stopu CuCr. Naprężenie uplastyczniające stali IF i stopu CuCr wyznaczono na podstawie ściskania próbek cylindrycznych zrobionych z tych materiałów. Znając to naprężenie, zastosowano analizę odwrotną do identyfikacji modelu naprężenia uplastyczniającego stali TRIP na podstawie ściskania próbki z krążków umieszczonych w rurce. Opracowany model wykorzystano w symulacji dwóch procesów. Pierwszym było tłoczenie cześci nadwozia samochodu ze stali TRIP. Drugim przykładem był proces kształtowania elementu wykonanego z tasmy ze stali TRIP.

20

Determination of the flow stress model of AZ80 Mg alloy

Tokunaga T., Kuziak R., Matsuura K.

Computer Methods in Materials Science

|

2014

|

Vol. 14, No. 2

123--130

EN

The flow stress model of AZ80 Mg alloy, whose grain size is approximately 30 μm, is created by interpreting the experimental results with the inverse analysis. Compression tests were conducted at temperatures of 523, 573 and 623 K and at strain rates of 0.01, 0.1 and 1 s"'. On the basis of the test results, the flow stress model of the Mg alloy was determined. As candidates of the flow stress model, three equations were selected and the coefficients in those equations were determined by using the inverse analysis and optimization process. In the optimization process, the measured and calculated loads were compared and the difference between them was minimized as objective functions. Consequently, the flow stress equation was chosen and the coefficients were determined. Reasonably good agreements of measured and calculated results were obtained with the equation which can be taken into account not only the softening but also the saturation of the flow stress due to the dynamic recrystallization.

PL

Model naprężenia dla stopu magnezu AZ80 o wielkość ziarna około 30 μm opracowano na podstawie interpretacji: danych doświadczalnych za pomocą rozwiązania odwrotnego. Próby ściskania próbek osiowosymetrycznych przeprowadzone w temperaturach 523, 573 i 623 K z prędkościami odkształcenia 0.01, 0.1 i 1 s'. Uzyskane wyniki posłużyły do opracowania modelu. Przy budowie modelu wybrano trzy równania i współczynniki w tych równaniach wyznaczono za pomocą rozwiązania odwrotnego. W procedurze optymalizacyjnej porównywane zmierzone i obliczone siły a różnica między nimi była minimalizowana jako funkcja celu. W konsekwencji wybrano równanie najlepiej opisujące zachowanie się materiału i wyznaczono współczynniki w tym równaniu. Równanie to uwzględnia zarówno umocnienie materiału jak i mięknięcie w wyniku dynamicznej rekrystalizacji oraz stan ustalony przy większych odkształceniach. Uzyskano dobrą zgodność między obliczonymi i zmierzonymi siłami w próbie ściskania.