Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Application of the microstructure developement model to the multiscale FEM simulation of metal forming processes

100%

Żmudzki A. , Nowak J.

|

tom Vol. 7, No. 1

83-87

EN

Models of recrystallization and grain growth mechanisms in hot forming processes are rarely implemented in commercial finite elements codes. However, most of the software used for metal forming processes simulations gives ability to implement additional modules for specific phenomena calculation. In this paper, an algorithm for recrystallization in hot forming processes and its application in commercial finite element code FORGE2 are presented. Most of commonly used models calculate the microstructure evolution after the deformation. During deformation only the reduction of flow stress described by analytical equaitions is included. In this study the model describing phenomena of dynamic recrystallization during metal forming processes and its direct influence on the flow stress, and grain growth evolution after the static recrystallization, are taken into consideration. The analysis is based on computation of recrystallized fraction and the kinetics of austenite grain growth in micro scale (locally in each integration point of finite elements for specific temperature, strain and strain rate values), and the relation to flow of the material in the macro scale. The influence of holding time on grain size distributions at the end of the process is also shown. Results of FEM calculations combined with microstructural model of hot compression and rolling process has been presented and compared with numerical and experimental results for C-Mn steels, showing good agreement between experiment and numerical prediction.

PL

Modele mechanizmów rekrystalizacji i rozrostu ziarna podczas odkształcenia metali na gorąco są dość rzadko implementowane w oprogramowaniu opartym o Metodę Elementów Skończonych (MES). Jednakże większość z komercyjnego oprogramowania oferuje możliwość dołączania dodatkowych modułów obliczeniowych do modelowania specyficznych zjawisk zachodzących w odkształcanym materiale. W artykule przedstawiono algorytm modelowania zjawiska rekrystalizacji w materiale odkształcanym na gorąco, oraz jego implementację w komercyjnym programie FORGE2 opartym o MES. W większości z powszechnie używanych modeli ewolucja mikrostruktury obliczana jest na podstawie końcowego stanu materiału, po odkształceniu. Natomiast wpływ odbudowy mikrostruktury podczas odkształcenia reprezentowany jest poprzez równania naprężenia uplastyczniającego zawierające człon opisujący mięknięcie materiału. W niniejszym opracowaniu pod uwagę wzięto model opisujący zjawisko rekrystalizacji dynamicznej podczas odkształcenia metalu i jego bezpośredni wpływ na wartość naprężenia uplastyczniającego. Analiza zjawiska oparta jest o obliczenia w skali mikro ułamka objętości zrekrystalizowanej oraz kinetyki zmian wielkości ziarna austenitu, oraz wpływ tych zjawisk na płynięcie metalu w skali makro. Przedstawione zostały wyniki obliczeń MES połączonych z modelem mikrostrukturalnym, procesu spęczania oraz walcowania na gorąco stali węglowomanganowych, oraz porównanie modelu z danymi eksperymentalnymi.

2

Numerical simulation of elasto - plastic deformation of thin hard coating systems in nano - impact test

80%

Kopernik M. , Pietrzyk M. , Żmudzki A.

|

tom Vol. 6, No. 3-4

150-160

EN

Thin films and coatings are deformed at lower loads than predicted by static tests. The nano-impact technique is a low load impact test capable of revealing marked differences in performance that can be used to optimize the design of coating systems for improved durability. Instead of simply "characterizing" coatings and thin films, their actual tribological performance under "in-service" conditions can now be assessed. Due to very small scale of the experiment and several disturbances, direct interpretation of the results of these tests is difficult. Numerical modelling can simulate the thin films behaviour in the experiment and reveal the real state of strains and stresses. Finite element simulation of the nano-impact test is the main objective of the present work. Simulations were using Forge 2 code adapted to the thin layer conditions. Problems with adaptation and scaling are described in the paper. Developed model will be further combined with the optimization techniques and used in the inverse analysis of the nano-impact tests.

PL

Celem pracy jest rozwój modelu na bazie metody elementów skończonych (MES) do symulacji testów udarności układów twardych nanopowłok. Wymienione testy są wykonywane, aby określić odporność materiału na pękanie. Do przedstawionego w pracy modelu MES nie wprowadzono kryteriów pękania. Pokazano jedynie jak zachowuje się materiał pod wpływem obciążenia udarowego. Trudności prowadzenia symulacji wynikają z małej grubości powłok, konieczności wykonania aktualizacji siatki elementów (remeshingu), wielomateriałowego i wieloetapowego charakteru modelu MES, który musi połączyć różne rodzaje rozwiązań numerycznych jednocześnie. Symulacje wykonano za pomocy kodu FORGE 2, który przystosowano do warunków i wymagań istniejących w układach powłok i w modelowanym matematycznie doświadczeniu. W publikacji zamieszczono wyniki symulacji dla testów udarności opracowanych dla dwóch układów nanopowłok. Wykazano, że stworzony model potrafi przewidywać rozkłady intensywności naprężeń i odkształceń oraz można do niego wprowadzić kryteria pękania, które korzystają z obliczanych w modelu wartości naprężeń i odkształceń.

3

Ocena bilansu energetycznego procesu wyciskania z wymuszoną zmianą drogi odkształcenia

80%

Żmudzki A. , Wajda W. , Paul H. , Pietrzyk M.

|

tom R. 51, nr 5

260-266

PL

Przeanalizowano proces wyciskania aluminium i jego stopów z wykorzystaniem dodatkowych oscylacji narzędzia wprowadzających zmienną drogę odkształcenia (KOBO). Porównano proces pod kątem zwiększonego wydatku energetycznego, z metodami konwencjonalnymi. W artykule przedstawiono wyniki komputerowych symulacji (MES) procesu wyciskania typu KOBO. Do symulacji wykorzystano program FORGE 3. Przeanalizowano bilans energetyczny procesu dla różnych konfiguracji narzędzi oraz modeli materiałów. Dodatkowo poruszony został problem żywotności narzędzi pracujących pod dużym obciążeniem w kierunku obwodowym.

EN

The aluminium and its alloys extrusion process with additional die oscilation introducing strain path change induced by deformation (KOBO) was analyzed. The KOBO process was compared with conventional one, from the point of view of enlarged energy outlay. Results of FEM computations of extrusion using FORGE 3 code, are presented in the paper. The energy balance was analysed for different dies configurations and material models. Additionally, the die wear problem, in case of working in hard conditions, was raised.

4

Komputerowe modelowanie procesów przetwórstwa metali - analiza wieloskalowa

80%

Pietrzyk M. , Madej Ł. , Żmudzki A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2005

|

tom Vol. 72, nr 4

238-246

PL

W pierwszej części artykułu przedstawiono wybrane przykłady symulacji przeprowadzonych z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Przykłady dotyczą przewidywania rozwoju mikrostruktury podczas procesów plastycznej przeróbki z uwzględnieniem rzeczywistego stanu termomechanicznego. W drugiej części pracy zaprezentowano opracowywane nowe podejście, oparte na analizie wieloskalowej, umożliwiające skuteczną symulację odkształcenia z uwzględnieniem zjawisk zachodzących w skali mikro. Analiza taka umożliwia uzyskiwanie informacji o szeregu zjawisk zachodzących na różnym poziomie w rozpatrywanym materiale i w konsekwencji umożliwia szczegółową interpretację wyników.

EN

Several examples of computer simulations based on the finite element method are shown in the first part of the paper. The work is focused on the microstructure development during plastic deformation accounting for the thermo-mechanical phenomena. An alternative approach, the multiscale modelling of localization phenomena, is presented in the second part. This analysis is crucial for simulation of the processes, which take place in different scales in the material. As a consequence a detail interpretation of these phenomena is achieved.