Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Processes simulations with multiscale materials models using a dedicated interface

Smyk Grzegorz, Szeliga Danuta

Computer Methods in Materials Science

|

2021

|

Vol. 21, No. 4

181--192

EN

The main goal of this work is the integration of in-house software with commercial numerical software based on the finite element method (FEM). The main idea is to develop a universal interface to perform process simulations with multiscale models. The interface allows the combination of external procedures with commercial software with minimum programmer’s work putting in integration. As an example, the model of material recrystallization of steel was implemented, added to the commercial application, and the software was tested for a process defined as a sequence of compression and cooling. The material model takes into consideration each type of recrystallization that occurs during a sequence of thermal and mechanical processing such as static recrystallization (SRX), dynamic recrystallization (DRX), and meta-dynamic recrystallization (MDRX). It allows the prediction of recrystallized volume fraction (X) and grain growth on each step of numerical simulation for each Gauss point in the computation domain. The presented multiscale model of process sequences not only allows to calculate microscale model parameters such as grain growth and recrystallized volume fraction, but also reflects the impact of the microscale model on macroscale parameters.

2

Numerical modelling of behaviour of surface finishing of composite materials

Vosáhlo Josef, Syrovátková Martina, Petrů Michal

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2018

|

Vol. 12, no 1

48--53

EN

The article describes and compares the course of the resistance test of a treated surface against the impact of gravel with the model of the test process. The two series of composite samples with surface treatment underwent a so-called gravel test, followed by the evaluation of the test results. Simultaneously with the tests, the material models of the tested composites were created. The input values obtained were used to create a FEM model. The model describes the response of the surface treatment to the impact of the object i.e. gravel of the given size and weight/number. The modelling results were compared with the results of real tests.

3

Weryfikacja eksperymentalna wpływu modelu materiałowego na zachowanie się materiału elastomerowego w różnych schematach obciążenia

Kut S., Ryzińska G., Niedziałek B.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2017

|

R. 62, nr 12

52--57

PL

W artykule przedstawiono badania mające na celu sprawdzenie skuteczności dziewięciu wybranych modeli materiałów elastomerowych, w których stałe wyznaczono na podstawie próby jednoosiowego rozciągania. Skuteczność wybranych modeli materiałowych (Neo-Hookeana, Mooneya (2), Mooneya (3), Signioriniego, Yeoha, Ogdena, Arrudy-Boyce’a, Genta oraz Marlowa) określano na podstawie porównania wyników uzyskanych w eksperymentalnej próbie spęczania elastomerowego walca oraz próbie zginania z wynikami obliczeń numerycznych MES przeprowadzonymi dla poszczególnych modeli. Na podstawie cyklicznej próby jednoosiowego rozciągania elastomerowej próbki, sporządzono charakterystykę naprężenie-odkształcenie dla 18-tego cyklu obciążenia. W oparciu o otrzymaną charakterystykę obliczono wartości stałych materiałowych dla badanych modeli oraz wykonano symulacje procesu spęczania oraz zginania z wykorzystaniem systemu MARC/Mentat. W wyniku przeprowadzonej analizy porównawczej zbieżności wyników modelowania numerycznego z wynikami badań eksperymentalnych procesu spęczania oraz zginania wykazano, że ich zbieżność zależy od przyjętego modelu materiałowego, schematu obciążenia elastomeru, a także od stopnia odkształcenia materiału. W przypadku procesu spęczania elastomerowego walca, najlepsze wyniki w najszerszym zakresie odkształceń (do 62%) w porównaniu z eksperymentem, uzyskano przy zastosowaniu modelu Yeoha. Natomiast w przypadku zginania, żaden z analizowanych modeli nie wykazał się dobrą zbieżnością wyników obliczeń z eksperymentem.

EN

This paper presents research to verify the effectiveness of nine selected models of elastomeric materials in which the constants were determined based on the uniaxial tension test. The effectiveness of selected models (Neo-Hookean, Mooney (2), Mooney (3), Signiorini, Yeoh, Ogden Gent and Marlow) was determined based on a comparison of results obtained in the experimental upsetting process of an elastomeric cylinder and bending process with the results of numerical calculations FEM for each models. Basing on the cyclic uniaxial tension test of elastomer sample, the stress -strain characteristic for the 18th load cycle was prepared. Basing on the obtained characteristic, the values of material constants were calculated for the studied models and simulation of upsetting process and bending process was performed with the usage of the software MARC/Mentat. As a result of the comparative analysis of the convergence of numerical modeling results with experimental results of the upseting and bending process, it was proved that the convergence of results depends on the material model adopted, the type of elastomer loading, and the deformation of the material. In the case of the compression process, the best results in the widest range of deformations (up to 62%) compared to the experimental results were obtained using the Yeoh model. In the case of bending process, however, none of the analyzed models showed a good convergence of the experimental results.

4

Towards intelligent materials testing with reduced experimental effort for hot forming

Bambach M., Imran M., Buhl J., Härtel S., Awiszus B.

Computer Methods in Materials Science

|

2017

|

Vol. 17, No. 1

44--50

EN

Hot forming processes are typically used to deform metals to the desired shape at lower forming forces and to control the microstructure. During hot deformation, the microstructure evolves by dynamic recrystallization after certain critical conditions are reached. The final recrystallized grain size controls the post-hot forming mechanical properties of metals and components. To predict the evolution of microstructure and flow stress, various material models were developed and implemented in finite element codes. They require a significant number of material-dependent parameters. Currently, experimental designs with a full-factorial approach for a range of temperature and strain rates are utilized to determine the desired parameters, which involve a huge experimental effort. The aim of this paper is to propose a methodology for parameter identification with reduced experimental effort where progression of testing and data evaluation is parallelized. An iterative, sequential approach is presented which optimizes the new testing conditions based upon preceding experimental conditions. The approach is exemplified for the high-temperature material Alloy-800H, using a material model that allows for accurate predictions of the flow stress. The developed strategy allows to achieve the desired accuracy of the material model by utilizing about a half of test matrix representing a full-factorial design. Hence, an efficient cost- and resource-optimized parametrization of models seems possible.

PL

Procesy plastycznej przeróbki na gorąco są zazwyczaj wykorzystywane zarówno do nadawania wymaganego kształtu wyrobom przy zastosowaniu mniejszych sił jak i do kontrolowania ich mikrostruktury. Mikrostruktura w czasie odkształcania na gorąco zmienia się pod wpływem rekrystalizacji dynamicznej, która występuje po osiągnięciu pewnych krytycznych warunków. Wielkość ziarna po rekrystalizacji wyznacza własności mechaniczne wyrobu po kształtowaniu. Aby przewidywać rozwój mikrostruktury i wielkość naprężenia uplastyczniającego opracowane zostały różne modele, które zaimplementowano w programach z metody elementów skończonych. Te modele wymagają wyznaczenia szeregu parametrów charakterystycznych dla danego materiału. Klasycznym podejściem do wyznaczenia tych parametrów jest przeprowadzenie pełnego cyklu badań w szerokim zakresie temperatur i prędkości odkształcenia, co jest to podejściem bardzo kosztownym. Dlatego za cel pracy postawiono sobie opracowanie metodologii identyfikacji parametrów modelu materiału na podstawie zredukowanej liczby doświadczeń, wykorzystując zrównoleglenie oceny danych. W artykule opisano iteracyjną, sekwencyjną procedurę optymalizującą warunki kolejnych prób doświadczalnych na podstawie wyników prób wcześniejszych. Jako przykład zastosowania tej procedury wybrano odkształcanie stopu 80011 w wysokich temperaturach. Identyfikowano model prawidłowo opisujący naprężenie uplastyczniające tego stopu. Zaproponowana strategia pozwoliła uzyskać wymaganą dokładność modelu wykorzystując połowę prób wynikających z pełnego planu eksperymentów. Przeprowadzona analiza potwierdziła możliwość wydajnej kosztowo identyfikacji modeli.

5

Development of the material database for the VirtRoll computer system dedicated to design of an optimal hot strip rolling technology

Bzowski K., Kitowski J., Kuziak R., Uranga P., Gutierrez I., Jacolot R., Rauch Ł., Pietrzyk M.

Computer Methods in Materials Science

|

2017

|

Vol. 17, No. 4

223--244

EN

The paper describes the material database, which was developed and included in the VirtRoll computer system dedicated to the design of optimal hot strip rolling technologies. The structure and functionalities of the database are described in the first part of the paper. The integration between the database and the system through the Scalarm platform is described next. Following chapters are dedicated to generation of material data, which are included in the database. These data are coefficients in material models, which include flow stress models, microstructure evolution models, phase transformation models and mechanical properties models. Several models of various complexity and various predictive capabilities were chosen for each mentioned phenomenon. All are mean field models to allow fast simulation of the whole manufacturing chain. Modern steel grades were selected as the case studies. Experimental tests performed to generate the data composed plastometric tests, stress relaxation tests and dilatometric tests. Inverse analysis was applied to determine the coefficients in the model. Discussion of results focused on validation and on new aspects of models recapitulates the paper.

PL

W artykule opisano bazę danych materiałowych, która została opracowana i zaimplementowana w komputerowym systemie VirtRoll przeznaczonym do projektowania optymalnych technologii walcowania blach na gorąco. W pierwszej części arykułu opisano strukturę i funkcjonalności bazy danych. W dalszej kolejności przedstawiono integrację bazy z systemem VirtRoll za pośrednictwem platformy Scalarm. Następne rozdziały artykułu są dedykowane generowaniu parametrów materiałowych, które zostały wprowadzone do bazy danych. Tymi parametrami są współczynniki w modelach materiałów obejmujących naprężenie uplastyczniające, rozwój mikrostruktury, przemiany fazowe i własności mechaniczne. Rozważono szereg modeli o różnym, stopniu skomplikowania i różnych możliwościach obliczeniowych. Wszystkie modele należą do grupy modeli średniego pola (ang. mean field) i pozwalają na szybkie symulacje całego cyklu wytwarzania blach. Nowoczesne stale wielofazowe zostały wybrane jako przykłady obliczeniowe. Aby uzyskać dane do identyfikacji modeli wykonano badania doświadczalne obejmujące próby plastometryczne, relaksacji naprężeń i próby dylatometryczne. Identyfikację przeprowadzono z wykorzystaniem analizy odwrotnej. Dyskusja wyników została skupiona na walidacji modeli i na nowych aspektach modelowania.

6

The Influence of Material Model of the Polyurethane Elastomer on the FEM Calculations Quality for the Various Modes of Loading

Kut S., Ryzińska G., Niedziałek B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

523--530

EN

The paper presents research to verify the effectiveness of nine selected material models of elastomeric materials based on uniaxial tension test. Basing on the cyclic uniaxial tension test of elastomers sample, the stress-strain characteristic for the 18th load cycle was prepared. On the basis of the obtained characteristic, the values of material constants were calculated for the studied models (Neo-Hookean, Mooney with two and three constants, Signorini, Yeoh, Ogden, Arruda-Boyce, Gent and Marlow) and simulation of tensile, upsetting and bending processes was performed with the usage of the software MARC/Mentat. The effectiveness of the selected models was determined based on a comparison of results obtained in the experimental tensile test, upsetting test and bending test of an elastomeric samples with the results of numerical FEM calculations for each models. The research has shown that, for modeling of the elastomeric cylinder upsetting in the range of deformation of 62%, the best results with the comparison of the experiment were obtained by using the Yeoh model. In the bending process none of the analyzed models indicate a high convergence of results from an experiment. Analyzing the characteristics of the experimental and numerical tensile test it can be seen that in the entire range of punch movement (0 to 55 mm), models Signorini, Marlow, Ogden(N3) and Mooney(3) give the best results.

7

Modele materiałowe wybranych gatunków stali stosowanych na odrzwia obudowy wyrobisk korytarzowych

Szot Ł.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 7

70--77

PL

W artykule zaprezentowano wyniki kalibracji modeli materiałowych stali gatunków 25G2, S480W oraz S550W, w oparciu o porównanie wyników przeprowadzonych obliczeń numerycznych metodą elementów skończonych z wynikami badań stanowiskowych statycznej próby zginania kształtowników typu V. Modele te opracowano w oparciu o rzeczywiste charakterystyki materiałowe ww. gatunków stali, uzyskane na podstawie badań stanowiskowych przeprowadzonych w ramach pracy statutowej pt. „Modele materiałowe wybranych gatunków stali, stosowanych na odrzwia obudowy wyrobisk korytarzowych”, realizowanej w Głównym Instytucie Górnictwa w latach 2013-2014.

EN

This paper presents the results of material model calibration of steel type 25G2, S480W and S550W, based on a comparison of the results of numerical calculations using the finite element method with the results of bench tests of static bending tests conducted on V sections. The models were developed on the basis of the actual material characteristics of the above-mentioned steel types, obtained through tests carried out as a part of a project titled: “Material models of selected types of steel used for double timber of mine roadways” carried out in the Central Mining Institute between 2013 and 2014.

8

Upsetting of elastomeric material. The results of numerical and experimental investigations

Kut S., Ryzińska G., Niedziałek B.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 87 [291], nr 4

331--338

EN

This paper presents the results of research aimed at verifying the effectiveness of six selected models of elastomeric materials in which the constants were determined based on the uniaxial tension test. The effectiveness of the selected models (Neo-Hookean, Mooney with two and three constants, Signorini, Yeoh, Ogden) was determined based on a comparison between the results obtained in the experimental upsetting of an elastomeric cylinder and numerical FEM calculations for each model. Cyclic uniaxial tension testing of elastomer samples was employed to determine the stress-strain characteristic for the 18th load cycle. Material constant values were then calculated for each of the studied models based on this characteristic, with simulation of the upsetting process performed using the MARC/Mentat software program.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mających na celu sprawdzenie skuteczności sześciu wybranych modeli materiałów elastomerowych, w których stałe wyznaczono na podstawie próby jednoosiowego rozciągania. Skuteczność wybranych modeli materiałowych (Neo-Hookean, Mooney z dwiema i trzema stałymi, Signiorini, Yeoh, Ogden) określano na podstawie porównania wyników uzyskanych w eksperymentalnej próbie spęczania elastomerowego walca z wynikami obliczeń numerycznych MES przeprowadzonymi dla poszczególnych modeli. Na podstawie cyklicznej próby jednoosiowego rozciągania elastomerowej próbki sporządzono charakterystykę naprężenie-odkształcenie dla 18-tego cyklu obciążenia. W oparciu o otrzymaną charakterystykę obliczono wartości stałych materiałowych dla badanych modeli oraz wykonano symulacje procesu spęczania z wykorzystaniem systemu MARC/Mentat.

9

Badanie skuteczności różnych modeli materiałowych w modelowaniu procesu spęczania elastomeru

Kut S., Ryzińska G., Niedziałek B.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 12

653--658

PL

W artykule przedstawiono badania mające na celu sprawdzenie skuteczności pięciu wybranych modeli materiałów elastomerowych, w których stałe wyznaczono na podstawie próby jednoosiowego rozciągania. Skuteczność wybranych modeli materiałowych (Neo-Hookean, Mooney (2), Mooney (3), Signiorini, Yeoh, Ogden) określano na podstawie porównania wyników uzyskanych w eksperymentalnej próbie spęczania elastomerowego walca z wynikami obliczeń numerycznych MES przeprowadzonymi dla poszczególnych modeli. Na podstawie cyklicznej próby jednoosiowego rozciągania elastomerowej próbki sporządzono charakterystykę naprężenie-odkształcenie dla 18-tego cyklu obciążenia. W oparciu o otrzymaną charakterystykę obliczono wartości stałych materiałowych dla badanych modeli oraz wykonano symulacje procesu spęczania z wykorzystaniem systemu MARC/Mentat.

EN

This paper presents research to verify the effectiveness of five selected models of elastomeric materials in which the constants were determined based on the uniaxial tension test. The effectiveness of selected models (Neo-Hookean, Mooney (2), Mooney (3), Signiorini, Yeoh, Ogden) was determined based on a comparison of results obtained in the experimental upsetting process of an elastomeric cylinder with the results of numerical calculations FEM for each models. Basing on the cyclic uniaxial tension test of elastomer sample, the stress-strain characteristic for the 18th load cycle was prepared. Basing on the obtained characteristic, the values of material constants were calculated for the studied models and simulation of upsetting process was performed with the usage of the software MARC/Mentat.

10

Validation of material models for bainitic steels used in optimization of manufacturing chain for fasteners

Kuziak R., Radwański K., Perzyński K., Madej Ł., Pietrzyk M.

Computer Methods in Materials Science

|

2014

|

Vol. 14, No. 1

37--52

EN

Physical simulations were performed to identify and validate material models, which are used in optimization of manufacturing chains of fasteners. The focus was on hot rolling and controlled cooling. Physical simulations of thermomechanical processes were performed to validate microstructure evolution model for hot forming. Multi-stage deformations in the plane strain compression test were performed on the Gleeble 3800 simulator. Dilatometric tests were performed to identify and validate phase transformation model. Microstructure was investigated after each test using optical and electron microscopy. Good predictive capability of the models was confirmed.

PL

Celem pracy było przeprowadzenie weryfikacji modeli reologicznych i modeli rozwoju mikrostruktury stosowanych w optymalizacji wytwarzania elementów złącznych ze stali bainitycznych. Wykonano symulacje fizyczne poszczególnych doświadczeń i przeprowadzono identyfikację współczynników w modelach. Szczególny nacisk położono na walcowanie na gorąco prętów i kontrolowane chłodzenie. Fizyczną symulację procesów termomechanicznych wykonano na symulatorze Gleeble 3800 i na tej podstawie wykonano identyfikację modelu rozwoju mikrostruktury. Próby dylatometryczne wykorzystano do weryfikacji modelu przemian fazowych. Do analizy mikrostruktur wykorzystano mikroskopię optyczną i elektronową. Wyniki analizy potwierdziły dobrą dokładność modeli.