Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Computer Methods in Materials Science

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: multiscale numerical analysis

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

On modelling of the heat generation Turing friction stir welding using combined discrete/finite element approach

Krzyzanowski M., Rainforth W. M.

Computer Methods in Materials Science

2011

Vol. 11, No. 1

185-189

The concept of combining the latest finite element (FE) and discrete element (DE) multiscale numerical technologies for modelling of the tool/workpiece interface during high shear processing is descnbed. The potential of FE tools and techniques merged with DE based transient dynamics is highlighted. The described numerical approach combines the DE transient dynamics used for meso- level modelling with FE analysis used for macro- level simulation. The transfer processes are described by the system of diffusion and motion equations including contact detection and interaction solutions for particles integrated in time. As an example of the application, modelling of the tool/workpiece interface including heat generation during friction stir welding (FSW) is considered.

W pracy opisano koncepcję wieloskalowego połączenia metod elementów skończonych (FE) i elementów dyskretnych (DE) i zastosowania tego podejścia do modelowania powierzchni styku narzędzie-materiał w procesie intensywnego ścinania. Przedstawiono korzyści jakie wynikają z połączenia możliwości obliczeniowych metody elementów skończonych w skali makro z opisem dynamiki stanów przejściowych przez metodę elementów dyskretnych w skali mezo. Procesy przepływu ciepła i masy opisane są przez układ równań dyfuzji i ruchu, włączając identyfikację powierzchni styku oraz wzajemne oddziaływanie integrowanych cząstek w czasie procesu. Jako przykład zastosowania opracowanego modelu pokazano symulację zjawisk w powierzchni styku narzędzie-materiał w procesie FSW (ang. friction stir welding).

Application of Combined Discrete/Finite Element Multiscale method for modelling of Mg redistribution during hot rolling of alluminium

Krzyzanowski M., Rainforth W. M.

Computer Methods in Materials Science

2009

Vol. 9, No. 2

271-276

Numerical modelling of the stock surface layer formation has been carried out to support simulations of the reheating and breakdown rolling of the Al-Mg-Mn aluminium alloy AA3104 using a two-high laboratory mill. Prediction of the particulate phenomena taking place at the few microns thick surface layer is limited when the traditional Finite Element techniques are applied. Effectively, the numerical problem is a matter of discrete rather then continuum numerical analysis even assuming today?s level of understanding of physical events responsible for the behaviour of the stock/roll interface. The model of the stock/roll interface is a meso-part of a macro- finite-element model that is thermomechanically coupled. Corresponding linking of the modelling scales is based on transferring the corresponding boundary conditions from the macro model to the representative cell, considered as the meso- level model. This is a necessary stage for numerical analysis of fine mechanisms of the interface formation. The meso- scale model has the capacity to include very fine features of the interface such as roll asperities, scales, voids or a complicated profile of the scale/metal interface formed due to abrasion and adhesion to the work roll surface. The meso- model consists of a large number of deformable bodies that interact with each other. Each individual discrete element is of a general shape and size, and is discretised into finite elements to analyse deformability and diffusion. The transfer processes in the thin surface layer are described by the system of diffusion and the motion equations for particles integrated in time. The applied combined finite-discrete element method merges finite element tools and techniques with discrete element algorithms. Finite-element based analysis of continua is merged with discrete element-based transient dynamics, contact detection and contact interaction solutions. The results of the experimental examinations obtained for the laboratory samples indicated that the level of Mg, representing oxides dispersed within the near surface regions of the rolled specimen, was of an order of magnitude less than that observed in the reheated specimens. The numerical analysis indicated that, under the rolling conditions used, the redistribution in Mg content can arise mainly due to one or a few of the following reasons, namely: by removal of some of the thin oxide layer by abrasion and adhesion to the work roll surface; by intermixing of the small oxides (Mg) into the subsurface layer of a few microns depth; and by diffusion. Further analysis should be carried out to establish the predominant mechanisms of the surface layer formation and influence of the key hot rolling parameters.

Opracowany został numeryczny model tworzenia się warstwy powierzchniowej w celu symulacji nagrzewania i wstępnego walcowania na gorąco w walcarce laboratoryjnej duo stopu Al-Mg-Mn (AA3104). Wyniki badań doświadczalnych wykazały, że struktura, morfologia oraz podatność warstwy przypowierzchniowej na nitkowatą korozję zależą mocno od głębokości warstwy bogatej w Mg i od redystrybucji tego metalicznego pierwiastka podczas walcowania na gorąco. Modelowanie tego zjawiska jest zadaniem raczej dla analizy dyskretnej niż dla numerycznego rozwiązania kontynualnego. Zastosowane w pracy podejście łączy narzędzia i techniki metody elementów skończonych z metodą dyskretną opisującą dynamikę stanów przejściowych, detekcję styku i interakcje w obszarze styku. Połączenie różnych skal w modelu opiera się na przekazywaniu odpowiednich warunków brzegowych z modelu makro do prezentatywnych komórek, traktowanych jako model mezo. Ten model mezo składa się z dużej liczby odkształcalnych ciał, które wzajemnie oddziaływają na siebie. Każdy pojedynczy dyskretny element ma ogólny kształt oraz wymiar i może być dyskretyzowany elementami skończonymi dla przeprowadzenia analizy odkształcenia i dyfuzji. Procesy transportu w cienkiej warstwie przypowierzchniowej są opisane przez układ równań dyfuzji i ruchu cząstek, które są całkowane po czasie. Numeryczna analiza wykazała że, dla pewnych warunków walcowania, wzrost zawartości Mg w wyniku redystrybucji może być wynikiem tylko jednej lub kilku następujących przyczyn: usunięcie cienkiej warstwy tlenków przez ścieranie lub adhezję do powierzchni walców; przez wymieszanie małych tlenków (Mg) w warstwie pod powierzchniowej o grubości kilku mikronów; i przez dyfuzję. Dalsza analiza powinna zostać przeprowadzona dla weryfikacji przedstawionego modelu i dla ustalenia dominujących mechanizmów tworzenia się warstwy powierzchniowej oraz wpływu podstawowych parametrów procesu walcowania na tą warstwę.