Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Nonlocal approach to the CAFE solution of creep crack growth problem

100%

Nowak K.

Engineering Transactions

|

2016

|

tom Vol. 64, iss. 4

517--524

EN

Solving a creep crack growth problem using the CAFE methodology encounters the problems typical of other local methods. This article presents a nonlocal grid method applied in order to regularize these problems. The subject of the analysis is a rectangular plate with a central hole and an internal crack. The results obtained for different mesh sizes have subsequently been compared.

2

Micro- versus macro- modelling of creep damage

100%

Nowak K.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

tom Vol. 9, No. 2

249-255

EN

The results of creep damage tests in constant temperature for polycrystalline materials can be approximated by two straight lines on time-to-failure versus strain rate log-log graph. The steeper line at longer times-to-failure and lower strain rates is connected with brittle failure. The second line of reduced slope for short times and large strain rates represents ductile damage. In Continuum Damage Mechanics (CDM) brittle damage can be modelled using Kachanov equation and ductile damage using Hoff approach. To model the transition region the combination of these equations can be used. In present paper the continuous Kachanov equation is replaced by Cellular Automata (CA) model of damage development in microscale to back-up this complex phenomenon by microstructural changes. Microscopic observations show that, depending on loading and temperature levels, creep damage is affected heavily by material microstructure. For high loads and lower temperatures final failure is of ductile character, i.e. occurs mostly within material grains. In opposite case (low load and high temperature) inter-granular defects prevail causing brittle failure. For macroscopically observed transition region both micro-mechanisms come to interplay. Whereas the ductile failure can be well described by methods of continuum mechanics, the process of brittle deterioration exhibits more scatter as it is much more governed by microstructure of grain boundaries. In previous author?s work the technique of CA is developed for material structure modelling and brittle failure initiation. The same methodology is used in the present paper for conditions when both, ductile and brittle processes are of importance. The Hoff theory of ductile failure, based on the assumption of material incompressibility and power law for creep strain under constant load, is implemented in Abaqus package and coupled with CA model of brittle failure proposed earlier. Thus, the proposed description falls into category of CAFE methodology pursued recently in metallurgy. Concurrent running of both models yields effectively transition points on log-log diagram of time to failure. The results of above descriptions are compared with experimental observations.

PL

W pracy kontynualne podejście do modelowania przejścia pomiędzy kruchym a ciągliwym zniszczeniem w warunkach pełzania zostało zastąpione poprzez użycie automatu komórkowego. Pozwoliło to na opis tego skomplikowanego zjawiska poprzez nawiązanie do zmian mikrostruktury materiału. W poprzednich pracach autora technika automatów komórkowych została zastosowana do modelowania struktury materiału i inicjalizacji zniszczenia kruchego. Ta sama metoda została użyta w obecnej pracy, w której zniszczenie kruche i ciągiwe są równouprawnione. Teoria zniszczenia ciągliwego Hoffa została zaimplementowana przy pomocy pakietu Abaqus i sprzężona z modelem zniszczenia kruchego realizowanym przez automat komórkowy. W ten sposób zaproponowana metoda zawiera się w klasie metod CAFE (Cellular Automata Finite Element). Równoległe uruchomienie obu modeli pozwala na efektywne wyznaczenie punktów przejściowych na wykresie logarytmicznym zależności czasu do zniszczenia od naprężenia. Wyniki są porównane z obserwacjami doświadczalnymi zamieszczonymi w literaturze.

3

Application of CAFE multiscale model to description of microstructure development during dynamic recrystallization

89%

Gawąd J. , Pietrzyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

tom Vol. 52, iss. 2

257-266

EN

Multiscale CAFE (Cellular Automata – Finite Element) model of the material undergoing dynamic recrystallization is presented in the paper. The coupled model consists of dislocation and microstructure development description based on Cellular Automata (CA) and continuum macroscale simulation using Finite Element (FE) method. The model is capable of simulate various characteristics of the material, including multi-peak and single-peak flow stress behaviour. Several improvements to the CA model are proposed in the paper. The connection between flow stress characteristic and grain size is properly described by the model with respect to the structural criterion. Additionally, distribution of grain size can be calculated at arbitrary stage of the process. Analysis of recrystallization cycles observed in the material is discussed. The results show good qualitative agreement with the experimental flow stress curves commonly observed in literature.

PL

W artykule zaprezentowano wieloskalowy model CAFE (Cellular Automata – Finite Element). Model ten złożony jest z symulacji rozwoju mikrostruktury i gęstości dyslokacji, opartej o metodę Automatów Komórkowych (AK, CA) oraz modelu skali makro, opartego o Metodę Elementów Skończonych (MES, FE). Zaproponowano szereg usprawnień do modelu skali mikro. Model ten umożliwia uwzględnienie różnych charakterystyk naprężenia uplastyczniajacego, w tym jednopikowego i wielopikowego. Model poprawnie odwzorowuje kryterium strukturalne, łączące charakter krzywej naprężenia uplastyczniajacego z wielkością ziarna. Zaletą modelu jest dostarczanie zarówno informacji o średniej wielkości ziarna jak i o rozkładzie wielkości. W pracy przeanalizowano krzywe opisujące ułamki cykli rekrystalizacji w materiale. Uzyskane z modelu krzywe naprężenia uplastyczniającego wykazuje dobrą zgodność jakościową z powszechnie znanymi z literatury danymi doświadczalnymi.

4

Modelowanie struktury wlewka ciągłego przeznaczonego na wyroby płaskie metodą automatów komórkowych

89%

Drożdż P. , Miłkowska-Piszczek K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

tom Vol. 84, nr 11

507--510

PL

Wlewek otrzymywany w procesie ciągłego odlewania stali charakteryzuje się zróżnicowaną strukturą krystaliczną składającą się ze strefy kryształów zamrożonych, słupkowych i równoosiowych. Zmienne warunki chłodzenia wlewka podczas procesu COS, a także parametry zarodkowania wpływają na wielkość każdej strefy. Dostępne programy komputerowe pozwalają na przeprowadzenie symulacji, których wyniki pozwalają zrozumieć procesy zachodzące w czasie odlewania i krzepnięcia wlewka ciągłego. Współczesne rozwiązania numeryczne przy wykorzystaniu metody CAFE umożliwiają modelowanie procesów rzeczywistych poprzez symulację zarodkowania i wzrostu ziaren fazy stałej z ciekłej stali w zależności od jej przechłodzenia poniżej temperatury likwidus. W pracy przedstawiono strukturę ziaren pierwotnych w przekroju poprzecznym wlewka przeznaczonego na wyroby płaskie w zależności od parametrów zarodkowania objętościowego. Do obliczeń numerycznych przyjęto przemysłowe warunki odlewania i chłodzenia wlewków płaskich.

EN

The slab casted in the continuous steel caster is characterized by a varied crystalline structure consisting of chilled, columnar and equiaxed zones. Variable cooling conditions of the slab during continuous casting of steel, as well as the nucleation parameters, affect the size of each zone. The results of computer calculation allow to understand the processes occurring during the casting and solidification of the slab. Contemporary numerical solutions using the CAFE method enable modelling of real processes by simulating the nucleation and growth of solid phase grains from liquid steel depending on its supercooling below liquidus temperature. The paper presents the structure of primary grains in the cross section of the ingot intended for flat products, depending on the volume nucleation parameters. For numerical calculations, the industrial conditions of casting and cooling of slab were assumed.

5

Uncertainty of lifetime evaluation for CAFE creep damage model

88%

Nowak K.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

tom Vol. 11, No. 2

315-323

EN

In the paper the influence of material microstructure randomness upon statistically observed scatter of experimental results on macroscopic level will be searched through. It is well known that a lot of random factors influence the lifetime of engineering structures working under elevated temperatures. Among them are variations of loading and temperature. Although they can be controlled in laboratory conditions the scatter of experimental results of creep tests is still very large. Remaining variability is mainly due to randomness of material structure. Not only lifetime of structure, set here as the time to first macroscopic defect, but also other parameters like strain to failure or steady-state strain rate are of random characters. Macroscopically the scatter of creep test results can be modelled by some probabilistic distribution of material constants used in macroscopic equations. But this approach cannot explain the reasons of this scatter. To reflect the importance of material structure the multiscale model has been built where the influence of polycrystalline grains pattern on damage development process is modelled by cellular automata simulation described in previous author’s papers. Only the variability of grains geometry, obtained using discrete Voronoi tessellation, has been taken into account. Material structure is homogenous as all grain properties, including mean grain diameter over Representative Volume Element, remain constant. Macroscopic results obtained by finite element part of the model are statistically analysed and correlations are established between parameters that can be measured in early stages of creep life like instantaneous strain, primary strain or steady-strain rate and parameters obtained at end of test: time to failure and strain to failure. It is demonstrated that this correlation is very important for predicting the lifetime of creeping structures and it allows estimating the statistical distribution of the lifetime and reliability of the whole structure.

PL

W pracy badany jest wpływ losowości mikrostruktury materiału na niejednoznaczność wyników doświadczeń obserwowalnych w skali makro. Oczywiste jest, że na rozrzut wyników, szczególnie czasu życia konstrukcji pracujących w podwyższonych temperaturach, oddziałuje wiele różnych czynników losowych. Najważniejsze z nich to zmienność warunków pracy takich jak obciążenie i temperatura. Pomimo, iż mogą one być dość dokładnie kontrolowane w warunkach laboratoryjnych, rozrzut wyników doświadczeń jest także znaczny. Wynika on z losowości mikrostruktury materiału. Nie tylko czas życia struktury, liczony jako, czas do pojawienia się pierwszego makroskopowego defektu, ale też inne parametry, takie jak odkształcenie przy zniszczeniu, prędkość pełzania ustalonego mają charakter losowy. Do wykazania znaczenia struktury materiału został użyty model wieloskalowy, w którym wpływ polikrystalicznej budowy materiału na rozwój procesu rozwoju uszkodzenia został zamodelowany za pomocą automatów komórkowych. Rozważana struktura materiału jest jednorodna, wszystkie ziarna mają takie same właściwości oraz średnią wielkość. Zmienny jest kształt ziaren. Przeprowadzone symulacje wykazały, że otrzymany rozrzut czasu do zniszczenia dla zniszczenia między-krystalicznego w warunkach pełzania jest tego samego rządu jak rozrzut wyników doświadczeń.

6

Metoda analizy wieloskalowej w zastosowaniach inżynierskich.

71%

Madej Ł. , Pietrzyk M.

Mechanik

|

2007

|

tom R. 80, nr 7

562-565

PL

Zaprezentowano dynamicznie rozwijające się nowe metody obliczeniowe, umożliwiające opis zjawisk zachodzących w materiale, niemożliwych do przewidywania tradycyjnymi metodami modelowania. Metody Automatów Komórkowych (Cellular Automata - CA), Monte Carlo (MC) czy Dynamiki Molekularnej (Molecular Dynamics - MD) mogą być wykorzystane do modelowania procesów w skali mikro, ze szczególnym uzględnieniem zjawisk nieciągłych, a także do tworzenia powiązań między procesami zachodzącymi w skali mikro i zachowaniem się materiału w skali makro. Omówiono przykłady tworzenia i zastosowania metod analizy wieloskalowej ze szczególnym uwzględnieniem metody CAFE (Cellular Automata Finite Element).

EN

Presented are new, dynamically developing calculation methods providing for description of the phenomena occurring inside material, which could not be outlined by means of conventional methods. Discussed are examples how the multiple scale analysis methods were created and applied with particular attention paid to CAFE (Cellular Automata Finite Element).

7

Wieloskalowe modelowanie procesu kucia odkuwek ze stopu CuCr

51%

Madej Ł.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

tom R. 54, nr 11

754-758

PL

Opracowanie i wdrożenie technologii kucia odkuwek ze stopów CuCr jest tematem badań naukowych podejmowanych ostatnio w wielu ośrodkach. Numeryczna symulacja odgrywa w tych badaniach ważną rolę. Warunkiem wykonania symulacji poprawnie odzwierciedlającej rzeczywisty proces kucia jest opracowanie realistycznego modelu reologicznego odkształcanego materiału. W ramach niniejszej pracy podjęto próbę wykorzystania opracowanego przez Autora modelu wieloskalowego typu CAFE do analizy zachowania się miedzi chromowej w czasie kucia na gorąco. Model uwzględnia wpływ mikropasm i pasm ścinania na charakter płynięcia materiału. W pracy podjęto próbę wykorzystania tego modelu do wyjaśnienia przyczyn oscylacyjnego charakteru odpowiedzi badanego stopu na obciążenie mechaniczne. Ponadto drugim celem pracy było wykonanie symulacji procesu kucia wybranej odkuwki ze stopu CuCr i wyznaczenie stref o dużym udziale mikropasm i pasm ścinania. W artykule przedstawiono porównanie wyników symulacji z wykorzystaniem modelu wieloskalowego oraz modelu konwencjonalnego.

EN

The development and application of the hot forging technologies for CuCr alloys is the field of research in several laboratories. Application of the numerical simulation is an important tool aiding this research. Appropriate rheological model is the key element during simulation. The main subject of this work is development of the multi scale material model based on Cellular Automata (CA) and Finite Element (FE) methods. This model takes into account development of microshear bands and shear bands during deformation. The model is applied in this work to investigate whether microshear bands can result in the oscillatory character of the flow stress response during forging. Regions with high density of microshear bands were identified. Results of numerical simulations based on conventional and CAFE model are also compared in this paper.