一种非施密德晶体可塑性有限元素方法,用于基于的超级合金的多尺度建模
Shahriyar Keshavarz1,2, Somnath Ghosh3, Andrew C E Reid2
1Theiss Research, La Jolla, CA, United States.
概括
本研究介绍了基于的超级合金的多尺度晶体可塑性模型,以捕捉广泛温度范围内的热力学行为. 该模型准确地预测了取决于方向的行为,并通过参数化微观结构特征来加速模拟.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 基于的超级合金对于高温应用至关重要.
- 需要准确的构成模型来预测它们的热力学行为.
- 现有的模型往往缺乏多尺度功能和详细的微观结构表示.
研究的目的:
- 开发和整合非施密德晶体可塑性模型,跨两个长度尺度 (子粒和均粒).
- 为了捕捉300K到1223K的基超级合金的热力学行为.
- 将方向依赖性和张力-压缩不对称性纳入.
主要方法:
- 为子粒代表体积元素 (RVE) 开发了一个以尺寸为依赖的,基于位移密度的FEM模型.
- 创建了一个基于激活能量的单晶晶体晶体可塑性 (AE-CP) 模型.
- 在多尺度框架内,桥接子谷物和同质化的谷物尺度.
主要成果:
- 这些模型准确地代表了方向依赖性和张力-压缩不对称性.
- 同质化的AE-CP模型的参数与微观结构特征 (γ'形状,体积分数,通道宽度) 有关.
- 模拟显示了在更强的张力/压缩方向下产应力和硬化的明显趋势.
结论:
- 多尺度框架为模拟基于的超级合金提供了准确有效的方法.
- 同质化的模型显著加快了晶体可塑性FE模拟的速度.
- 这种方法保持了准确性,同时可以实现更快的计算预测.


