Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Modeling of the nanostructural defects by implementation of Molecular Statics method for heterogeneous hardware architectures

100%

Rauch Ł. , Bachniak D.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

tom Vol. 13, No. 1

16--21

EN

Dynamic development of heterogeneous hardware architectures and the increasing range of their practical applications in recent years influenced not only visualization procedures but also design and implementation of algorithms used in numerical simulations. This paper presents a part of the work on creation of multiscale approach focused on simulations of nanostructural defects in metallic materials. Two aspects are analysed within the paper i.e. qualitative (reliable simulation of interactions between nano particles on the basis of Lenard-Jones and Sutton-Chen potentials) and quantitative (comparison of performance and scalability for different devices). The results obtained for both aspects are presented in the paper and discussed in details.

PL

Dynamiczny rozwój innowacyjnych architektur sprzętowych powoduje, iż coraz częściej są one stosowane do celów innych niż pierwotnie były zaprojektowane. Artykuł przedstawia krótki przegląd takich architektur heterogenicznych oraz szczegóły dedykowanej dla tych urządzeń implementacji metody statyki molekularnej. Wiarygodność metody została sprawdzona dla symulacji defektów nanostrukturalnych materiałów metalicznych z wykorzystaniem potencjałów Lenarda-Jonesa i Suttona- Chena. Dlatego w pracy przedstawione zostały zarówno jakościowe jak i ilościowe wyniki wykonanych obliczeń. Rezultaty jakościowe obejmują symulacje defektów punktowych, liniowych oraz planarnych, natomiast wyniki ilościowe przedstawiają efekty zrównoleglenia metody. Pracę podsumowuje dyskusja nad otrzymanymi wynikami.

2

Application of isogeometric analysis to modeling of elastic deformation in dual phase materials by using Statistically Similar Representative Volume Element on heterogeneous hardware devices

100%

Bachniak D. , Rauch Ł.

|

2015

|

tom Vol. 15, No.4

459--468

EN

Statistically Similar Representative Volume Element (SSRVE) is a methodology applied for reduction of complexity of material microstructure representation for dual phase materials like DP steels or composites. It is based on assumption that typical RVE can be further reduced into simplified form, which joined together periodically behaves the same as its larger equivalent. SSRVE is based on Non-Uniform Relational B-Splines representation and determined by using optimization procedure, where objective function includes comparison of mechanical properties, shape coefficients and statistical characteristics. The first of these elements requires application of Finite Element Method (FEM) allowing to simulate deformation of pattern RVE and current SSRVE within elastic or elastic-plastic range. This paper presents approach allowing to replace time consuming FEM with more efficient Isogeometric Analysis (IGA). The performance of new approach is analysed and compared to conventional FEM-based methodology. Special attention is put on possibilities of IGA implementation on heterogeneous hardware devices allowing to improve computational efficiency and decrease overall power consumption.

PL

Statystycznie Podobny Reprezentatywny Element Objętościowy (ang. Statistically Similar Representative Volume Element, SSRVE) jest metodyką stosowaną w celu redukcji złożoności obliczeniowej reprezentacji mikrostruktury materiałów wielofazowych jak np.: stale DP oraz kompozyty. Podejście to bazuje na założeniu, że typowa reprezentacja RVE może być jeszcze bardziej uproszczona do elementu, który połączony periodycznie z samym sobą będzie zachowywał się podobnie jak jego bardziej złożony odpowiednik. SSRVE konstruowany jest w oparciu o krzywe NURBS (ang. Non-Uniform Rational B-Splines), a wyznaczany za pomocą procedury optymalizacji, gdzie funkcja celu zawiera własności mechaniczne, współczynniki kształtu oraz charakterystykę statystyczną analizowanej mikrostruktury. Pierwszy z wymienionych elementów funkcji celu wymaga zastosowania Metody Elementów Skończonych (MES), umożliwiającej symulację odkształcenia zarówno wzorca RVE jak i kolejnych rozwiązań SSRVE w zakresie sprężystym oraz sprężysto-plastycznym. Niniejszy artykuł przedstawia podejście pozwalające na podmianę kosztownej obliczeniowo procedury MES bardziej wydajną metodą analizy Izogeometrycznej (ang. Isogeometric Analysis, IGA). Wydajność nowego podejścia została przeanalizowana i porównana z konwencjonalnym rozwiązaniem opartym o MES. Ponadto, w artykule omówiona została możliwość zastosowania rozwiązania IGA z wykorzystaniem heterogenicznych architektur sprzętowych, co umożliwi poprawę wydajności obliczeniowej całego podejścia.

3

Wieloskalowe modelowanie odkształcenia stali TRIP w procesie ciągnienia prętów

80%

Bachniak D. , Bzowski K. , Rauch Ł. , Pietrzyk M.

|

tom z. 267

13--18

PL

Tematem pracy jest modelowanie lokalnych zjawisk występujących w stalach TRIP w procesie ciągnienia prętów. Symulację numeryczną procesu ciągnienia w skali makro przeprowadzono za pomocą metody elementów skończonych (MES), a rzeczywistą mikrostrukturę w skali mikro zastąpiono przez Reprezentatywny Element Objętości (ang. Representative Volume Element - RVE). Początkowo struktura RVE została stworzona z wykorzystaniem algorytmów analizy obrazu oraz bazując na wynikach pracy podejmującej problem doboru parametrów obróbki cieplnej stali TRD [1]. Przedstawione podejście w połączeniu z miarami statystycznymi pozwoliło na stworzenie Statystycznie Podobnego Reprezentatywnego Elementu Objętości (ang. Statistically Similar Representative Volume Element - SSRVE) [2]. Taki element umożliwił uproszczenie reprezentacji faz w mikrostrukturze zakładając okresowe warunki brzegowe. Właściwości poszczególnych faz przyjęto na podstawie pracy [3], w której zostały one określone za pomocą badań plastometrycznych. Właściwości faz, włączając naprężenia uplastyczniające, zostały wprowadzone do SSRVE. Następnie, w celu określenia wielkości odkształcenia austenitu szczątkowego, wykonano symulacje odkształcenia elementu SSRVE dla różnych parametrów początkowych. Rozkład austenitu szczątkowego w próbce wyznaczono na podstawie relacji pomiędzy ułamkiem objętości austenitu i odkształceniem. Otrzymane wyniki zweryfikowano wykorzystując dostępne dane doświadczalne [4-6], a weryfikacja potwierdziła wiarygodność modelu wieloskalowego.

EN

Modelling of local phenomena occurring in TRIP steels during deformation in the rod drawing process was the objective of the paper. Process parameters at macro scale were calculated using finite element (FE) method. Representative Volume Elements (RVE) were attached to the flow lines in the FE program. Initial microstructure in the RVE was generated using image analysis for various parameters of heat treatment proposed in [1]. Following this, statistical methods were used to generate Statistically Similar Representative Volume Element (SSRVE) [2]. This element contains simplified representation of phases in the microstructure assuming periodic boundary conditions. Properties of phases were taken from the literature [3], where they were determined in plastometric tests. In the case of martensite it was compression on nano samples. These properties of phases including flow stress were introduced to SSRVE and simulations of deformation of this element during process were performed for various drawing parameters and deformation of the retained austenite was predicted. Accounting for relation between amount of deformation and volume fraction of the retained austenite distribution of the latter was determined. The results were confirmed with available experimental data [4-6] and good predictive capability of the multiscale model was confirmed.