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

Komputerowe modelowanie procesów przetwórstwa metali - analiza wieloskalowa

63%

Pietrzyk M. , Madej Ł. , Żmudzki A.

|

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.

3

Probabilistic multiscale analysis of inelastic localized failure in solid mechanics

63%

Ibrahimbegovic A. , Matthies H. G.

|

tom Vol. 19, no. 3

277-304

EN

In this work, we discuss the role of probability in providing the most appropriate multiscale based uncertainty quantification for the inelastic nonlinear response of heterogeneous materials undergoing localized failure. Two alternative approaches are discussed: i) the uncertainty quantification in terms of constructing the localized failure models with random field as parameters of failure criterion, ii) the uncertainty quantification in terms of the corresponding Bayesian updates of the corresponding evolution equation. The detailed developments are presented for the model problem of cement-based composites, with a two-phase meso-scale representation of material microstructure, where the uncertainty stems from the random geometric arrangement of each phase. Several main ingredients of the proposed approaches are discussed in detail, including microstructure approximation with a structured mesh, random field KLE representation, and Bayesian update construction. We show that the first approach is more suitable for the general case where the loading program is not known and the best one could do is to quantify the randomness of the general failure criteria, whereas the second approach is more suitable for the case where the loading program is prescribed and one can quantify the corresponding deviations. More importantly, we also show that models of this kind can provide a more realistic prediction of localized failure phenomena including the probability based interpretation of the size effect, with failure states placed anywhere in-between the two classical bounds defined by continuum damage mechanics and linear fracture mechanics.