Исследование распределения напряжений и деформаций в трехмерной микроструктуре двухфазной стали в рамках теории пластичности кристаллов
| Autor: | Diehl, M., An, D., Shanthraj, P., Zaefferer, S., Roters, F., Raabe, D. |
|---|---|
| Rok vydání: | 2017 |
| Předmět: | |
| DOI: | 10.24411/1683-805x-2017-00028 |
| Popis: | Двухфазные стали это современные высокопрочные сплавы, применяемые для изготовления конструкций и силовых элементов автомобильных кузовов. Сочетание прочности и пластичности, а также обедненный легирующими элементами состав делают их экономически выгодным материалом для производства облегченных конструкций, в частности в автомобилестроении. Механический отклик двухфазных сталей обусловлен распределением деформаций и напряжений между ферритной и мартенситной фазами, а также отдельными зернами и субзернами этих фаз. Таким образом, изучение влияния микроструктурных особенностей на глобальные и локальные механические свойства имеет первостепенное значение для разработки новых марок двухфазных сталей. Микромеханика двухфазных сталей довольно подробно изучена методами компьютерного моделирования, в то время как численные инструменты и экспериментальные методы для описания и моделирования реальной трехмерной микроструктуры таких сложных материалов появились совсем недавно. В статье проведено компьютерное моделирование в рамках теории пластичности кристаллов для трехмерной двухфазной микроструктуры, полученной методом EBSD-томографии (3D electron backscatter diffraction). Использован метод послойного EBSD-анализа. Срезы трехмерной микроструктуры выступают в качестве двумерных моделей для изучения влияния такого упрощения на распределение напряжений и деформаций. Моделирование проводили с использованием феноменологической модели пластичности кристаллов и спектрального метода, реализованного в программном комплексе DAMASK для моделирования современных материалов. Dual phase steels are advanced high strength alloys typically used for structural parts and reinforcements in car bodies. Their good combination of strength and ductility and their lean composition render them an economically competitive option for realizing multiple lightweight design options in automotive engineering. The mechanical response of dual phase steels is the result of the strain and stress partitioning among the ferritic and martensitic phases and the individual crystallographic grains and subgrains of these phases. Therefore, understanding how these microstructural features influence the global and local mechanical properties is of utmost importance for the design of improved dual phase steel grades. While multiple corresponding simulation studies have been dedicated to the investigation of dual phase steel micromechanics, numerical tools and experiment techniques for characterizing and simulating real 3D microstructures of such complex materials have been emerged only recently. Here we present a crystal plasticity simulation study based on a 3D dual phase microstructure which is obtained by EBSD tomography, also referred to as 3D EBSD (EBSD electron backscatter diffraction). In the present case we utilized a 3D EBSD serial approach based on mechanical polishing. Moreover, sections of the 3D microstructure are used as 2D models to study the effect of this simplification on the stress and strain distribution. The simulations are conducted using a phenomenological crystal plasticity model and a spectral method approach implemented in the Düsseldorf Advanced Material Simulation Kit (DAMASK). |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|