Двухуровневая модель для описания поведения сталей при термомеханическом нагружении с учетом мартенситных превращений: алгоритм реализации модели

Автор: Исупова Ирина Леонидовна, Трусов Петр Валентинович

Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm

Статья в выпуске: 4 т.6, 2013 года.

Бесплатный доступ

Приведено краткое описание модели для анализа поведения сталей при термомеханическом нагружении с учетом мартенситных превращений. При построении модели применяется многоуровневый подход, основанный на введении в ее структуру внутренних переменных – параметров, характеризующих состояние и эволюцию мезо- и микроструктуры материала. Решение связанной задачи сводится к решению трех подзадач – теплопроводности, определения напряженно-деформированного состояния и нахождения объемных долей сосуществующих фаз, что значительно облегчает процесс получения решения. Для решения указанных подзадач, в свою очередь, предлагаются различные типы моделей. В статье представлен подробный алгоритм реализации модели, включающей все три подзадачи, на двух рассматриваемых масштабных уровнях. С использованием разработанного алгоритма выполнены численные эксперименты и проанализированы результаты расчетов в случаях простого и сложного нагружения представительного объема макроуровня. При проведении численных экспериментов учитывается изменение температуры за счет пластической деформации и теплоты фазовых превращений.

Еще

Стали, мартенситные превращения, двухуровневая модель

Короткий адрес: https://sciup.org/14320701

IDR: 14320701   |   DOI: 10.7242/1999-6691/2013.6.4.54

Список литературы Двухуровневая модель для описания поведения сталей при термомеханическом нагружении с учетом мартенситных превращений: алгоритм реализации модели

  • Loginova I., Agren J., Amberg G. On the formation of Widmanstäten ferrite in binary Fe-C-phase-field approach//Acta Mater. -2004. -V. 52, N. 13. -P. 4055-4063.
  • Steinbach I., Apel M. Multi-phase field model for solid state transformation with elastic strain//Physica D. -2006. -V. 217, N. 2. -P. 153-160.
  • Artemev A., Jin Y., Khachaturyan A.G. Three-dimensional phase field model and simulation of cubic → tetragonal martensitic transformation in polycrystals//Philos. Mag. A. -2002. -V. 82, N. 6. -P. 1249-1270.
  • Wang Y., Khachaturyan A.G. Three-dimensional field model and computer modeling of martensitic transformations//Acta Mater. -1997. -V. 45, N. 2. -P. 759-773.
  • Yamanaka A., Takaki T., Tomita Y., Yoshino M. Crystal plasticity phase-field simulation of deformation behavior and microstructure evolution in polycrystalline material//Proc. of X Int. Conf. on Computational Plasticity. COMPLAS X, Barselona, Spain, September 2-4, 2009. -P. 1-4.
  • Tjahjanto D.D., Turteltaub S., Suiker A.S.J. Crystallographically based model for transformation-induced plasticity in multiphase carbon steel//Continuum Mech. Therm. -2008. -V. 19, N. 7. -P. 399-422.
  • Turteltaub S., Suiker A.S.J. A multiscale thermomechanical model for cubic to tetragonal martensitic phase transformations//Int. J. Solids Struct. -2005. -V. 43, N. 14-15. -P. 4509-4545.
  • Yadegari S., Turteltaub S., Suiker A.S.J. Coupled thermomechanical analysis of transformation-induced plasticity in multiphase steels//Mech. Mater. -2012. -V. 53. -P. 1-14.
  • Lee M.-G., Kim S.-J., Han H.N. Crystal plasticity finite element modeling of mechanically induced martensitic transformation (MIMT) in metastable austenite//Int. J. Plasticity. -2010. -V. 26, N. 5. -Р. 688-710.
  • Mahnten R., Schneidt A., Antretter T. Macro modeling and homogenization for transformation induced plasticity of a low-alloy steel//Int. J. Plasticity. -2009. -V. 25, N. 2. -P. 183-204.
  • De Oliveira W.P., Savi M.A., Pacheco P.M.C.L., de Souza L.F.G. Thermomechanical analysis of steel cylinders quenching using a constitutive model with diffusional and non-diffusional phase transformations//Mech. Mater. -2010. -V. 42, N. 1. -P. 31-43.
  • Трусов П.В., Ашихмин В.Н., Волегов П.С., Швейкин А.И. Определяющие соотношения и их применение для описания эволюции микроструктуры//Физ. мезомех. -2009. -Т. 12, № 3. -С. 61-71.
  • Трусов П.В., Ашихмин В.Н., Швейкин А.И. Двухуровневая модель упругопластического деформирования поликристаллических материалов//Механика композиционных материалов и конструкций. -2009. -Т. 15, № 3. -С. 327-344.
  • Поздеев А.А., Трусов П.В., Няшин Ю.И. Большие упругопластические деформации: теория, алгоритмы, приложения. -М.: Наука,1986. -232 с.
  • Исупова И.Л., Трусов П.В. Математическое моделирование фазовых превращений в сталях при термомеханической нагрузке//Вестник ПНИПУ. Механика. -2013. -№ 3. -С. 126-156.
  • Трусов П.В., Швейкин А.И. Многоуровневые физические модели моно-и поликристаллов. Статистические модели//Физ. мезомех. -2011. -№ 4. -С. 17-28.
  • Трусов П.В., Швейкин А.И. Многоуровневые физические модели моно-и поликристаллов. Прямые модели//Физ. мезомех. -2011. -Т. 14, № 4. -С. 5-30.
  • Трусов П.В., Нечаева Е.С., Швейкин А.И. Применение несимметричных мер напряженного и деформированного состояния при построении многоуровневых конститутивных моделей материалов//Физ. Мезомех. -2013. -Т. 16, № 2. -С. 15-31.
  • Трусов П.В., Волегов П.С. Физические теории пластичности: приложение к описанию упрочнения в поликристаллах//Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. -2010. -Т. 15, № 3-1n. -С. 983-984.
  • Трусов П.В., Швейкин А.И., Нечаева Е.С., Волегов П.С. Многоуровневые модели неупругого деформирования материалов и их применение для описания эволюции внутренней структуры//Физ. мезомех. -2012. -Т. 15, № 1. -С. 33-56.
  • Özdemir I., Brekelmans W.A.M., Geers M.G.D. Computational homogenization for heat conduction in heterogeneous solids//Int. J. Numer. Meth. Eng. -2008. -V. 73, N. 2. -P. 185-204.
  • Beese A.M. Experimental investigation and constitutive modeling of the large deformation behavior of anisotropic steel sheets undergoing strain-induced phase transformation/PhD Dissertation in Mechanical Engineering. -Massachusetts Institute of Technology, 2011. -146 p.
  • Cho J.-Y. Finite element modeling of martensitic phase transformation/PhD Dissertation in Mechanical Engineering. -Texas Tech University, 2009. -109 p.
Еще
Статья научная