Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

The thermodynamical theory of elasto-viscoplasticity accounting for microshear banding and induced anisotropy effects

Perzyna P.

Mechanics / AGH University of Science and Technology

|

2008

|

Vol. 27, no. 1

25-42

EN

The main objective of the present paper is the development of thermo-elasto-viscoplastic constitutive model of a material which takes into consideration induced anisotropy effects as well as observed contribution to strain rate effects generated by microshear banding. Physical foundations and experimental motivations for both induced anisotropy and microshear banding effects have been presented. The model is developed within the thermodynamic framework of the rate type covariance constitutive structure with a finite set of the internal state variables. A set of internal state variables consists of one scalar and two tensors, namely the equivalent inelastic deformation e/p the second order microdamage tensor [symbol] with the physical interpretation that ([formula]) defines the volume fraction porosity and the residual stress tensor (the backstress) alpha. The equivalent inelastic deformation [symbol] describes the dissipation effects generated by viscoplastic flow phenomena, the microdamage tensor [symbol] takes into account the anisotropic intrinsic microdamage mechanisms on internal dissipation and the back stress tensor alpha aims at the description of dissipation effects caused by the kinematic hardening. To describe suitably the influence of both induced anisotropy effects and the stress triaxiality observed experimentally the new kinetic equations for the microdamage tensor [symbol] and for the back stress tensor alpha are proposed. The relaxation time Tm is used as a regularization parameter. To describe the contribution to strain rate effects generated by microshear banding we propose to introduce certain scalar function which affects the relaxation time Tm in the viscoplastic flow rule. Fracture criterion based on the evolution of the anisotropic intrinsic microdamege is formulated. The fundamental features of the proposed constitutive theory have been carefully discussed. The purpose of the development of this theory is in future applications for the description of important problems in modem manufacturing processes, and particularly for meso-, micro-, and nano-mechanical issues. This description is needed for the investigation by using the numerical methods how to avoid unexpected plastic strain localization and localized fracture phenomena in new manufacturing technology.

PL

Głównym celem obecnej pracy jest opracowanie termo-sprężysto-lepkoplastycznego modelu konstytutywnego materiału, który uwzględnia efekty indukowanej anizotropii, jak również wpływ na wrażliwość materiału, prędkość deformacji spowodowanej tworzeniem się mikropasm ścinania. Przedstawiono fizykalne podstawy oraz eksperymentalne motywacje dla efektów wywołanych przez obydwa rodzaje indukowanych anizotropii oraz przez tworzenie się mikropasm ścinania. Model materiału został opracowany w ramach termodynamicznej, kowariantnej struktury konstytutywnej typu prędkościowego ze skończonym zbiorem parametrów wewnętrznych. Przyjęto, że zbiór parametrów wewnętrznych składa się z jednej wielkości skalarnej i dwóch tensorów, mianowicie z ekwiwalentnej niesprężystej deformacji e/p, tensora mikrouszkodzeń drugiego rzędu [symbol] (z fizykalną interpretacją, że ([wzór]) definiuje objętościowy udział porowatości) oraz tensora naprężeń resztkowych alfa. Ekwiwalentna niesprężysta deformacja [symbol] opisuje efekty dyssypacji generowane przez zjawisko lepkoplastycznego płynięcia, tensor mikrouszkodzeń [symbol] uwzględnia anizotropowe mechanizmy wewnętrznego mikrouszkodzenia w opisie wewnętrznej dyssypacji, natomiast tensor alfa opisuje efekty dyssypacji wywołane kinematycznym wzmocnieniem materiału. Aby opisać wpływ efektów obydwu indukowanych anizotropii i uwzględnienia efektów trójosiowości stanu naprężenia zaobserwowanych doświadczalnie zaproponowano nowe równanie kinetyczne dla tensora mikrouszkodzenia [symbol] i dla tensora naprężeń resztkowych alfa. Czas relaksacji Tm został wykorzystany jako parametr regularyzacji. Aby opisać udział wrażliwości materiału na prędkość deformacji generowanego przez tworzenie się mikropasm ścinania, zaproponowano wprowadzenie pewnej funkcji skalarnej, która wpływa na czas relaksacji Tm w procesie płynięcia lepkoplastycznego. Sformułowano kryterium zniszczenia bazujące na ewolucji anizotropowego wewnętrznego mikrouszkodzenia. Przeprowadzono szczegółową analizę wszystkich podstawowych cech zaproponowanej teorii konstytutywnej. Opracowana teoria może być wykorzystana w przyszłości do opisu ważnych problemów związanych z technologicznymi procesami, w szczególności dla zbadania zjawisk w meso-, micro-, i nanomechanice. Te opisy są potrzebne do szczegółowego zbadania za pomocą metod numerycznych jak uniknąć niepotrzebnych plastycznych lokalizacji oraz zjawiska zlokalizowanego zniszczenia w nowych procesach technologicznych.

3

Plastyczność z efektami mikropasm ścinania. Zastosowanie numerycznej analizy próby kanalikowej do identyfikacji modelu

Pęcherski R., Nowak Z., Korbel K.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2000

|

R. 45, nr 4

238-244

PL

Zaproponowano metodę identyfikacji modelu plastyczności z efektami mikropasm ścinania, która polega na wyznaczeniu nieznanej funkcji opisującej makroskopowy efekt masowego rozwoju mikropasm ścinania. Wykorzystano w tym celu dostępne z literatury wyniki doświadczalne próby kanalikowej dla polikrystalicznej miedzi. Do obliczeń numerycznych zastosowano program elementów skończonych AB AQUS/Standard. Zbadano jaki jest wpływ tarcia, aby ocenić kiedy założenie o jednorodnym procesie nieswobodnego płaskiego ściskania jest dopuszczalne. Proponowana identyfikacja umożliwia zastosowanie modelu plastyczności z efektami mikropasm ścinania do numerycznej analizy nowych procesów kształtowania plastycznego metali opartych na kontrolowaniu struktury przez wymuszenie zmiennego schematu obciążenia i masowym rozwoju mikropasm ścinania prowadzącym do obniżenia oporu plastycznego.

EN

The method of identification of plasticity model accounting for micro-shear banding is proposed. It is based on the determination of the unknown function, which describes the macroscopic effects of massive micro-shear bands formation. The available experimental results of channel-die test for polycrystalline copper were applied. The finite element programme AB AQUS/Standard was implemented in numerical computations. The effect of friction was studied in order to assess the admissibility of the application of constrained plane strain compression problem for modelling of channel-die test. The approximate solutions of identification problem with an account of limited amount of friction were discussed. The proposed identification enables applications of plasticity model accounting for micro-shear banding for numerical analysis of structurally controlled metal shaping operations, which are based on the applied variation of the scheme of loading and massive generation of micro-shear bands leading to material softening.

4

Plastyczność z efektami mikropasm ścinania. Elementarny opis procesów kształtowania kontrolowaną strukturą.

Pęcherski R.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2000

|

R. 45, nr 4

251-256

PL

Sformułowano prawa płynięcia plastycznego uwzględniającego efekty mikropasm ścinania. Ograniczono rozważania do klasy procesów, w czasie których geometria mikropasm nie ulega zmianie, a odkształcenie plastyczne realizuje się przez dwa symetryczne systemy mikropasm ścinania. Dzięki temu otrzymano prosty model plastyczności, w którym nowe efekty opisane są za pomocą funkcji udziału mikropasm ścinania. Dla granicznej wartości tej funkcji, która odpowiada idealnemu procesowi z dominacją mikropasm ścinania, otrzymano klasyczne równania dla materiału sprężysto-plastycznego oraz sztywno-plastycznego bez umocnienia z granicą plastyczności równą zredukowanemu oporowi plastycznemu. Jako elementarny przykład uproszczonej oceny względnego ubytku przekroju w procesie kształtowania z kontrolowaną strukturą (zamierzoną generacją mikropasm ścinania), rozważono idealny proces przeciągania i przepychania bez tarcia. Stwierdzono, że redukcja przekroju jest funkcją redukcji oporu plastycznego i może przekroczyć znacznie znaną z literatury wartość maksymalnego gniotu teoretycznego.

EN

The aim of the paper is to present plastic flow law accounting for the effects of micro-shear banding. The considerations were limited to the class of processes, in which the geometry of micro-shear bands does not change and plastic strain is produced by two symmetric micro-shear bands systems. Due to these assumptions a simple plasticity model was obtained, in which the new effects of micro-shear banding were described by means of a single function of micro-shear bands fraction in the total rate of plastic shearing. For the limit value of this function, corresponding to an ideal process controlled by micro-shear bands, the known equations of elastic perfectly-plastic model was obtained with yield limit reduced by micro-shear bands. An elementary example of simplified assesment of fractional reduction in area in structurally controlled shaping operations was discussed.