Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Koncepcja komputerowo wspomaganej metodyki przewidywania mikrostruktury stali odkształcanej w stanie półciekłym

Hojny M., Zalecki W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 7

266--271

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych zrealizowanych pod kątem opracowania koncepcji komputerowo wspomaganej metodyki przewidywania zmian mikrostrukturalnych w stalach odkształcanych w zakresach temperatur bliskich linii solidus, czy też przetapianych w zakresie współistnienia fazy ciekłej i stałej, a następnie chłodzonych do temperatury otoczenia. Przedstawione wyniki badań eksperymentalnych jak i numerycznych wskazują na występowanie w objętości próbki zróżnicowanych szybkości chłodzenia. Wynika to między innymi z faktu stosowania uchwytów miedzianych, które ściśle determinują możliwe do uzyskania szybkości chłodzenia w układzie symulatora Gleeble 3800. Drugim istotnym czynnikiem jest stosowany oporowy system nagrzewania próbek, który ze względu na swoją specyfikę generuje nierównomierne pole temperatury na przekroju wzdłużnym i poprzecznym próbki. Powyższe czynniki powodują tworzenie się bardzo niejednorodnej i zróżnicowanej pod względem składu fazowego mikrostruktury w objętości próbki. W ramach prac wykorzystano dedykowane oprogramowanie DEFFEM do oszacowania rozkładu temperatury oraz określenia lokalnych szybkości chłodzenia w objętości próbki. Połączenie badań symulacyjnych z proponowaną metodyką pozwoli na numeryczne przewidywanie mikrostruktury w analizowanym materiale.

EN

The paper presents the results of experimental tests carried out for the development of concept of computer-aided methodology for predicting microstructural changes in steel deformed in temperature ranges close to solidus lines or treated within the range of coexistence of the liquid and solid phase, and then cooled to ambient temperature. The results of both experimental and numerical studies show the presence of varied cooling velocities in the sample volume. This is due, among other things, to the use of copper grips that strictly determine the possible cooling velocity in the Gleeble 3800 simulator system. The second important factor is the use of a resistance heating system for samples which, due to its specificity, generates uneven temperature fields on the longitudinal and transverse cross sections of the sample. The above factors cause the formation of a very heterogeneous and varied microstructure in the sample volume. DEFFEM dedicated software was used to estimate the temperature distribution and to determine the local cooling velocity in the sample volume. Combination of simulation studies with the proposed methodology will allow numerical prediction of the microstructure in the analyzed material.

2

Development of Software for the Simulation of Rolling Steel Under the Coexistence of Liquid and Solid State

Jędrzejczyk D., Hojny M., Głowacki M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2783--2790

EN

The paper presents the results of the application simulating the rolling process of steel in terms of coexistence of liquid and solid phases. The created mathematical models can be the basis for creation of systems that simulate the final phase of the continuous casting process relying on using a roller burnishing machine for continuous casting of steel. For a complete description of the performance of the material during deformation in these conditions, the constructed mathematical model is a fully three-dimensional model and consists of three parts: thermal, mechanical, and density variation submodels. The thermal model allows the prediction of temperature changes during plastic deformation of solidifying material. The mechanical model determines the kinetics of plastic continuum flow in the solid and semi-solid states, and the resulting deformation field. The temperature of the process forces supplementing the description of the performance of the material with a density variation model that allows the prediction of changes in the density of the material during the final phase of solidification with simultaneous plastic deformation. For the purpose built model, experimental studies were performed using a physical simulator Gleeble 3800®. They allowed the determination of the necessary physical properties of the metal within the temperature of change state. In addition to presenting the developed models the work also includes the description of the author’s application that uses the above mathematical models. The application was written in the fully object-oriented language C++ and is based on the finite element method. The developed application beside the module data input, also consist of a module of three-dimensional visualization of the calculations results. Thanks to it, the analysis of the distribution of the particular rolling parameters in any cross-section of the rolled strip will be possible. The paper presents the results of the authors’ research in the area of the advanced computer simulation.

PL

W pracy zaprezentowane zostały wyniki działania aplikacji pozwalającej na symulację procesu walcowania stali w warunkach współistnienia fazy ciekłej i stałej. Opracowane modele matematyczne mogą być podstawą tworzenia systemów symulujących ostatnią fazę procesu ciągłego odlewania stali polegającej na dogniataniu odlanego pasma rolkami maszyny COS. W celu pełnego opisu zachowania się materiału podczas odkształcania w omawianych warunkach, zbudowany model matematyczny jest modelem w pełni trójwymiarowym i składa się z 3 części: termicznej, mechanicznej i zmiany gęstości. Model termiczny pozwala na przewidywanie zmian temperatury w trakcie odkształcania plastycznego krzepnącego materiału. Model mechaniczny określa kinetykę płynięcia plastycznego ośrodka ciągłego w stanie stałym i półciekłym oraz wynikające stąd pole odkształceń. Temperatura analizowanego procesu wymusza uzupełnienie opisu zachowania materiału o model zmiany gęstości pozwalający na przewidywanie zmian gęstości materiału w trakcie końcowej fazy krzepnięcia z równoczesnym odkształceniem plastycznym. Na potrzeby budowanego modelu wykonane zostały badania doświadczalne przy użyciu symulatora fizycznego GLEEBLE 3800®. Pozwoliły one na określenie niezbędnych własności fizycznych metalu w zakresie temperatur zmiany stanu skupienia. Poza przedstawieniem opracowanych modeli w pracy zwarty został również opis autorskiej aplikacji wykorzystującej w/w modele matematyczne. Aplikacja został napisana w pełni obiektowym języku C++ i bazuje na metodzie elementów skończonych. Opracowana aplikacja poza modułem wprowadzania danych wejściowych posiada również moduł trójwymiarowej wizualizacji wyników obliczeń. Dzięki temu możliwa jest analiza rozkładu poszczególnych parametrów walcowania w dowolnym przekroju walcowanego pasma. W pracy przedstawiono wyniki badań autorów w dziedzinie zaawansowanej symulacji komputerowej.

3

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.

4

Web System Dedicated to Parallel Computation for Modeling of Mushy Steel Deformation

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

865--870

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.

PL

W pracy zaprezentowano system internetowy dla aplikacji wykorzystującej obliczenia równoległe oraz obiektowe techniki programowania do modelowaniu procesu walcowania blach z występowaniem strefy półciekłej. Określenie granicy plastyczności dla stali w stanie półciekłym jest niezwykle trudne, niezbędne dane w postaci krzywych naprężenie-odkształcenie w ekstra 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 bardzo 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.

5

Podstawy fizykalne reologii oraz modelu zmian naprężenia uplastyczniającego odkształcania stali w stanie półciekłym

Hojny M., Głowacki M., Woźniak D.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2013

|

Vol. 80, nr 9

653--660

PL

W pracy zaprezentowano wyniki prac eksperymentalnych zmierzających do opracowania podstaw fizykalnych modelu reologicznego oraz modelu naprężenia uplastyczniającego odkształcania stali w warunkach istnienia resztek fazy ciekłej. Badania eksperymentalne zostały przeprowadzone przy użyciu symulatora termomechanicznego Gleeble®3800 w Instytucie Metalurgii Żelaza w Gliwicach. Istotą prac eksperymentalnych było odtworzenie przebiegu zmian temperatury i odkształceń, jakim podlega materiał poddany równocześnie odkształceniu i krzepnięciu.

EN

The paper deals with experimental work aimed at development of physical basis of rheological and flow stress model deformation of the steel in semi solid state. The experimental work was done using Gleeble®3800 simulator in the Institute for Ferrous Metallurgy in Gliwice, Poland. The essential aim of the experiments was the reconstruction of both temperature changes and strain evolution for specimen subject to deformation and solidification.

6

Effect of Mn contents on age-hardening and microstructure in AM60 magnesium alloys

Tsuchiya T., Kawabata T., Saikawa S, Isizuki H, Takeda S., Ikeno S., Matsuda K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

327--328

EN

The thixotropy phenomenon is strongly connected with the change of viscosity in time, while the of Navier-Stockes equation. The micro- and macroscale models are coupled using CAFE approach.

PL

Zjawisko tiksotropii polega na zmianie lepkości cieczy przy ustalonej prędkości ścinania i temperaturze. W komputerowym modelowaniu zachowania się materiału wykazującego skończonych.

7

Zmodyfikowana metodyka wyznaczania krzywych odkształcenie- -naprężenie w zakresie temperatur od 1200 °C do temperatury solidus

Hojny M., Głowacki M., Olejarczyk-Wożeńska I.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 2

95--99

PL

Praca dotyczy metodologii wyznaczania krzywych odkształcenie-naprężenia dla stali odkształcanej w ekstrawysokich temperaturach oraz w zakresie współistnienia fazy ciekłej i stałej. Zaprezentowany został program komputerowy, który umożliwia szersze wyjaśnienie zjawisk zachodzących podczas odkształcania stali w zakresie temperatur zmiany stanu skupienia. W pracy poddano także dyskusji występujące problemy podczas modelowania krzywych odkształcenie-naprężenie oraz zaprezentowano przykładowe wyniki.

EN

The paper presents the methodology of strain-stress curve construction for semi-solid steels at extra high temperatures and in coexistence liquid and solid phase. The computer program was presented, which allows explanation of phenomena accompanying deformation of steels in semi-solid state The paper includes also a discussion concerning to accompanying problems strain-stress curve construction for semi-solid steel. Example results of strain-stress curves construction are presented in this paper.

8

Badania plastyczności stali odkształcanej w wysokich temperaturach

Hojny M., Głowacki M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 4

275--282

PL

Głównym celem pracy było wykonanie serii prób eksperymentalnych zmierzających do weryfikacji zmodyfikowanej metodologii wyznaczania krzywych odkształcenie − naprężenie dla stali odkształcanej w wysokich temperaturach oraz w zakresie współistnienia fazy ciekłej i stałej. W pracy poddano także dyskusji występujące problemy podczas modelowania procesów wysokotemperaturowych (nagrzewanie/ odkształcanie) oraz zaprezentowano przykładowe wyniki symulacji komputerowych i przykładowe krzywe odkształcenie − naprężenie.

EN

The main objective of this study was a series of experimental tests aimed to verify the revised methodology of stress-strain curve determination for steels deformed in high temperature range on the coexistence of liquid and solid phases. The paper has also discussed the problems that occur during high-temperature deformation process modeling and presents example results of computer simulations and sample strain - stress curves.

9

Komputerowa weryfikacja modeli reologicznych stali o zawartości 0,096 % C dla zakresu temperatury powyżej 1400 stopni C

Hojny M., Głowacki M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2008

|

Vol. 75, nr 11

649-656

PL

W pracy przedstawiono wyniki komputerowej weryfikacji opracowanych przez Autorów modeli reologicznych stali o zawartości 0,096 % C odkształcanej w bardzo wysokich temperaturach. Badania eksperymentalne przeprowadzono przy użyciu symulatora termomechanicznego GLEEBLE 3800 w Instytucie Metalurgii Żelaza w Gliwicach. Na podstawie analizy odwrotnej, ujmującej wyniki tych badań i symulacji komputerowych opracowano modele reologiczne dla badanej stali, które następnie poddano weryfikacji. Opracowana metodyka pozwoliła na określenie zależności funkcyjnej pomiędzy odkształceniami i naprężeniami, która może stanowić w przyszłości bazę dla systemów MES wspomagających projektowanie technologii zintegrowanego odlewania i walcowania.

EN

The paper presents the results of computer verification of a developed by Authors rheological model of 0.096 % C grade steel, deformed at very high temperature. The experimental work was done using the GLEEBLE 3800 simulator in the Institute for Ferrous Metallurgy in Gliwice, Poland. On the basis of inverse analysis taking into consideration both experiments and theoretical results appropriate rheological model has been developed for the investigated steel. The proposed methodology allows – characterization of a strain-stress function, which can be a basis for the future FEM simulation systems – of integrated casting and rolling process.

10

Influence of thixoforming on structure development of the tool steel

Stankova H., Klauberova D., Ronesovs A., Masek B.

Archives of Materials Science

|

2007

|

Vol. 28, nr 1-4

149-154

EN

Forming in the thixotropic state is one of the alternative forming methods, which allows producing semi-products with relatively complicated shape. The process is based on semi-product forming in the region between solid and liquid, where the material exhibits the thixotropic behaviour. This technology applies especially to higheralloyed steels, which are otherwise processed by pressure casting. Thixoforming runs in the die cavity. Among the advantages of this technology belongs the possibility to produce components with complicated shape in one step and to utilize lower forming forces. On the other hand, high forming temperatures and the narrow forming temperature interval can be considered as disadvantages. To reach the thixotropic behaviour necessary for obtaining the required component shape, the parameters of semi-solid state play an important role. These include, for example, the fraction of the liquid phase, the shape of solid particles and the location of the liquid phase in the structure. The tool steel was used for the development of an alternative forming process. The structures were observed using light and laser confocal microscopy. The fraction of liquid phase and the size of solid particles were evaluated via image analysis.

11

Multiscale modeling of microstructure and macroscopic properties in thixoforming process using cellular automation technique

Gawąd J., Macioł P., Pietrzyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 3

549-562

EN

The thixotropy phenomenon is strongly connected with the change of viscosity in time, while the shear rate and temperature are constant. One of the most important challenges in computer modeling of the materials that show such behavior is the proper description of microstructure development. The changes of microstructure during thixoforming processes are crucial to material properties, such as viscosity. Due to different scales of the models, the simultaneous modeling of microstructure development and viscosity property is still difficult. Therefore, the application of multiscale methods may provide the solution of the discussed problem. In this paper the multiscale model is proposed. The cellular automaton (CA) technique is used as microscale model. The main advantage of CA is ability to modeling of global behavior of the system on the basis of local interactions. In this paper the CA technique was applied for modeling of viscosity change and microstructural behavior of thixoformed material. The macroscale model is based on FEM solution of Navier-Stockes equation. The micro- and macroscale models are coupled using CAFE approach.

PL

Zjawisko tiksotropii polega na zmianie lepkości cieczy przy ustalonej prędkości ścinania i temperaturze. W komputerowym modelowaniu zachowania się materiału wykazującego właściwości tiksotropowe (w tym stopów wykorzystywanych w procesach tiksoformingu), jednym z ważniejszych zagadnień jest poprawne opisanie zmian mikrostruktury w czasie. Zmiany te w sposób krytyczny oddziałują na własności makroskopowe materiału w tym przede wszystkim lepkość. Równoczesne modelowanie zmian mikrostruktury i efektów makroskopowych jest utrudnione przede wszystkim ze wzgledu na różnice skal obu tych procesów. Rozwiązaniem tych trudności może być zastosowanie metod modelowania wieloskalowgo. W rozważanym przypadku modelowanie przeprowadzono bazując na połączenia układów równań różniczkowych cząstkowych oraz rozwiązań w skali mikro, wykorzystujących automaty komórkowe. Podstawową zaletą automatów komórkowych jest wykorzystywanie zależności lokalnych do modelowania globalnego zachowania systemu.

12

Własności plastyczne próbek stalowych w aspekcie komputerowego modelowania próby ściskania w stanie półciekłym

Głowacki M., Jędrzejczyk D., Hojny M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2004

|

Vol. 71, nr 3

134-142

PL

W pracy przedstawiono problemy związane z komputerową symulacją procesu odkształcenia stali w zakresie temperatury odpowiadającemu zmianie jej stanu skupienia. Szczególny nacisk położono na określenie krzywych przedstawiających zależności naprężenia od odkształcenia dla próbek stalowych odkształcanych w stanie półciekłym. Opracowany model matematyczny próby spęczania próbek, w których występuje strefa półciekła, oparty na warunku stałej objętości w postaci analitycznej i uwzględniający zmiany gęstości materiału, może być z powodzeniem stosowany do symulacji procesu (1, 2, 3). Dokładność obliczeń jest w dużej mierze uzależniona od zastosowanych stałych materiałowych. Jedną z podstawowych własności mechanicznych materiału jest zależność pomiędzy stanem naprężeń i stanem odkształceń. Omawiany zakres temperatury charakteryzuje się gwałtownymi zmianami oporu plastycznego stali wraz ze wzrostem temperatury. Ma to istotny wpływ na wyniki symulacji komputerowej. Praca przedstawia omówienie niektórych problemów związanych z odkształceniem stali w stanie półciekłym, a szczególny nacisk położono na jej własności plastyczne. Oprócz porównania modelu uwzględniającego wpływ zmiennej gęstości na przebieg symulacji z klasycznym modelem bez zmiennej gęstości metalu, praca zawiera wyniki obliczeń uzyskanych przy zastosowaniu obu modeli i opracowanych krzywych umocnienia.

EN

The paper concerns the deformation of steel specimens in conditions, witch are close to the transformation of state of aggregation. The particular emphasis was placed on determination of stress - strain relationship for steel specimens with mushy zone. A computer model of the compression test using the results of experimental work has been presented as well. The model is based on the analytical from of both the incompressibility and controlled compressibility conditions. It also takes into consideration the variable density of the steel samples. The paper presents the research leading to creation of stress - strain curyes and contains the description of some problems concerning the determination of other material properties at extra - high temperature. The results of computation according to the presented model were compared with results of typical model without density changes. The simulation was made using the worked up curves.

13

Kucie w matrycach zamkniętych wyprasek z proszku stopu Al-Cu-Si z udziałem fazy ciekłej.

Szczepanik S., Frydrych H., Krawiarz J., Wiśniewski B.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2003

|

R. 48, nr 10-11

473-479

PL

Jednym z najnowszych procesów kształtowania materiałów jest odkształcanie z udziałem fazy ciekłej, która współistnieje z fazą stałą w stopach podczas ich krzepnięcia lub w wyniku nagrzewania do temperatury pomiędzy solidusem i likwidusem. Poszukuje się w tym procesie takich warunków odkształcania, które umożliwią otrzymanie wyrobów o wysokich własnościach przy małych naciskach jednostkowych podczas jego realizacji. W artykule omówiono zagadnienia związane ze zmianami w strukturze stopu Al8,84%Cu6,33%Si0,65%Mg w zależności od parametrów nagrzewania do kucia, tj. temperatury i czasu wygrzewania oraz wielkości odkształcenia dla wyjściowych materiałów w postaci odlewu oraz wyprasek otrzymanych z proszku. W wyniku badań określono warunki tworzenia się fazy ciekłej w czasie nagrzewania do kucia. Materiał otrzymany z wyjściowego materiału w postaci proszku charakteryzuje się znacznie drobniejszym ziarnem fazy stałej i równomierniejszym rozłożeniem wokół niej fazy ciekłej o składzie eutektycznym w porównaniu do odlewu. Kucie w matrycach zamkniętych w temperaturze 510 i 530 °C wyprasek z proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si0,65%Mg prowadzi do całkowitego zagęszczenia tworzywa. Przeprowadzone badania własności mechanicznych i struktury odkuwek otrzymanych z. wyprasek tego proszku wykazały możliwość wytwarzania w procesie odkształcania z udziałem fazy ciekłej wyrobów o zadowalających własnościach, zależnych od temperatury odkształcania i parametrów obróbki cieplnej po kuciu.

EN

Forming in the semi-solid state, which is present in alloys during their solidification or in effect of heating up to temperature between solidus and liquidus, is one of the latest forming processes. Such forming conditions are being searched for that would enable to obtain products with the required properties using small pressure. Problems connected with changes in the structure of Al8,84%Cu6,33%Si0,65%Mg in dependance of heat treatment conditions, i.e. temperature and heating time and the magnitude of deformation for the material as a cast and compacts from the powder have been discussed. As a result of the research the conditions of appearing of the structure with liquid phase content have been determined. The material obtained from the powder is characterised by finer grain and more even distribution of eutectic mixture around solid phase than the cast. Full densification of PM compacts after closed-die forging at temperature 510 and 530 °C was obtained. Research of mechanical properties and the structure of forgings has shown that the products obtained from PM perform have the required properties, which depend on the forming temperature and heat treatment parameters.

14

Analiza numeryczna stanu naprężenia w obszarze stało-ciekłym odlewu

Szwarc G., Sczygiol N.

Archiwum Odlewnictwa

|

2002

|

R. 2, nr 4

280--287

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie hybrydowego formułowania metody elementów skończonych do modelowania stanów sprężysto-plastycznych obszarów krzepnącego odlewu znajdujących się w stanie stało-ciekłym. Zaletą sformułowania hybrydowego jest prostota budowania elementów o dużej (>4) liczbie boków. Odpowiednio wygenerowana siatka wielobocznych (pięcio-, sześciobocznych) elementów skończonych w sposób zadawalający odwzorowuje geometrycznie ziarnową budowę analizowanego ciała.

EN

In this work we present an application of the hybrid finite element formulation for elastoplastic stress analysis of semisolid regions in solidifying castings. One of the advantages of the hybrid formulation is the ease of building elements with high (>4) number of sides. An appropriately generated mesh of polygonal (pentagonal, hexagonal) finite elements geometrically represents grain structure of the analysed body very well.