Possibility to include in numerical simulation stochastic and discontinuous phenomena occuring in material

• Autorzy: Madej, L. , Paul, H. , Hodgson, P. , Pietrzyk, M.

Warianty tytułu

PL

Analiza możliwości symulacji numerycznej zjawisk o charakterze stochastycznym i nieciągłym zachodzących w materiale

• Konferencja: 14th KomPlasTech Conference, Zakopane, January 14-17, 2007
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Simulation of materials processing has to face new difficulties regarding proper description of various discontinuous and stochastic phenomena occurring in materials. Commonly used rheological models based on differential equations treat material as continuum and are unable to describe properly several important phenomena. That is the reason for ongoing search for alternative models, which can account for non-continuous structure of the materials and for the fact, that various phenomena in the materials occur in different scales from nano to mezo. Accounting for the stochastic character of some phenomena is an additional challenge. One of the solutions may be the coupled Cellular Automata (CA) – Finite Element (FE) multi scale model. A detailed discussion about the advantages given by the developed multi scale CAFE model for strain localization phenomena in contrast to capabilities provided by the conventional FE approaches is a subject of this work. Results obtained from the CAFE model are supported by the experimental observations showing influence of many discontinuities existing in the real material on macroscopic response. An immense capabilities of the CAFE approach in comparison to limitations of the FE method for modeling of real material behavior is are shown this work as well.

PL

Stochastyczny charakter procesu lokalizacji odkształcenia analizowany w oparciu o model analizy wieloskalowej CAFE przedstawiony jest w niniejszej pracy. Konwencjonalne modele numeryczne bazujące na równaniach różniczkowych nie są w stanie opisać zjawisk o charakterze stochastycznym, z kolei model CAFE jest pozbawiony takiego ograniczenia. W pracy omówiono zmienne wewnętrzne zdefiniowane w przestrzeniach automatów komórkowych związane ze stochastyczną odpowiedzią modelu. Zdefiniowane zmienne wewnętrzne bezpośrednio wpływają na stworzone reguły przejścia opisujące propagacje mikro pasm i pasm ścinania. Zalety proponowanego rozwiązania są poddane dyskusji i porównane z wynikami przeprowadzonych badań doświadczalnych.

Słowa kluczowe

EN

multi scale modeling; micro shear bands; finite element-cellular automata model

• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 7, No. 1
• Strony: 12-167
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Madej, L.

autor

Paul, H.

autor

Hodgson, P.

autor

Pietrzyk, M.

• Department of Modeling and Information Technology, Akademia GórniczoHutnicza 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• Anand, L., Spitzig, A., 1980, Initiation of localized shear bands in plane strain, J. Mech. Phys. Solids, 28, 113-128.
• Beynon, J.H., Das, S., Howard, I.C., Palmier, EJ., Shterenlikht, A., 2000, The combination of cellular automata and finite elements for the study of fracture; the CAFE model of fracture., Proc. Conf. ECF14, eds., Neimitz, A., Rokach L.V., Kocańda D., Gołoś K., Kraków, 241-248.
• Bochniak, W., Korbel, A., 2003, KOBO Type Forming forging of metals under complex conditions of the process, J. Mat. Proc. Techn., 134, 120-134.
• Cizek, P., 2002, Characteristics of Shear Bands in an Austenitic Stainless Steel during Hot Deformation, Mat. Sci. Eng. A324, 214-218.
• Korbel, A., 1998, Structural and mechanical aspects of homoge-neous and non-homogeneous deformation in solids, Courses and Lectures - No. 386, Springer, 21-98.
• Madej, L., Talamantes-Silva, J., Howard, I.C., Pietrzyk, M., 2005a, Modeling of the initiation and propagation of the shear band using the coupled CAFE model, Arch. Metali. Mater., 50, 563-573.
• Madej, L., Hodgson, P.D., Pietrzyk, M., 2005b, The Remeshing Problem in the Multi Scale Strain Localization CAFE Approach, Lecture Series on Computer and Computational Sciences, 4, 365-368.
• Madej, L., Hodgson, P.D., Pietrzyk, M., 2006a, Multi scale analysis of material behavior during deformation processes, in: Foundation of Materials Design, eds., Kurzydowski, K.J., Major, B., Zięba, P., Research Signpost, Kerala, 17-47.
• Madej, L., Hodgson, P.D., Pietrzyk, M., 2006b, Multi scale rheological model for discontinuous phenomena in materials under deformation conditions, Comp. Mat. Sci., (in press).
• Morii, K., Mecking, H., 1985, Nakayama, Y., Development of shear band in F.C.C single crystals, Acta Metall., 33, 379-386.
• Pecherski, R. B., 1992, Modelling of large plastic deformations based on the mechanism of micro-shear banding. Physical foundation and theoretical description in plane strain, Arch. Mech., 44, 563-584.
• Pietrzyk, M., Pidvysotskyy, V., Packo, M.,   2004, Flow Stress Model Accounting for the Strain Localization during Plastic Deformation of Metals, Ann. CIRP, 53, 235-238.
• Shterenlikht, A., 2003, 3D CAFE Modeling of transitional ductile - brittle fracture in steels, PhD Thesis, Univeristy of Sheffiled, Sheffiled.
• Wajda, W., 2004, Modelowanie procesów przeróbki plastycznej z uwzględnieniem efektów mikorpasm ścinania, PhD thesis, AGH, Kraków, (in Polish).