Un estudio de plasticidad cristalina de campo completo sobre el efecto Bauschinger causado por partículas y vacíos no cortables en cristales simples de aluminio
Autores: Aria, Arash Imani; Holmedal, Bjørn; Mánik, Tomas; Marthinsen, Knut
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Simulaciones a dos escalas
Software abierto de campo completo
DAMASK versión 2.0.3
Marco de plasticidad cristalina
Efecto Bauschinger
Partículas de segunda fase
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
En el presente trabajo, el objetivo es utilizar simulaciones a dos escalas que se incorporen al software de campo completo de código abierto DAMASK versión 2.0.3 en el marco de la plasticidad cristalina, en relación con el efecto Bauschinger causado por el efecto compuesto de la presencia de partículas de segunda fase con zonas de deformación circundantes. La idea es lograr esto incluyendo un esfuerzo de retroceso del esfuerzo cortante crítico resuelto en una simulación de fase única, como una alternativa a resolver explícitamente las partículas de segunda fase en el sistema. El modelo de esfuerzo de retroceso se calibra al comportamiento promediado por volumen de simulaciones de plasticidad cristalina detalladas con la presencia de partículas esféricas duras, no cortables, o vacíos. Se considera un modelo simplificado a escala de partículas con una caja periódica que contiene solo una de las partículas esféricas en el cristal. La aplicación de condiciones de frontera periódicas corresponde a una distribución regular uniforme de partículas o vacíos en el cristal. Esto sirve como una aproximación idealizada de una distribución de partículas con el tamaño medio dado y la fracción de volumen de partículas. El efecto Bauschinger se investiga simulando pruebas de tracción-compresión con fracciones de volumen de partículas del 5% y 10% y con pre-deformaciones del 1%, 2% y 5%. Se observa que un aumento en la fracción de volumen incrementa el efecto Bauschinger, tanto para los casos con partículas como con vacíos. Sin embargo, aumentar la pre-deformación solo incrementa el efecto Bauschinger para el caso con partículas y no para el caso con vacíos. El modelo con esfuerzo de retroceso del esfuerzo cortante crítico resuelto, pero sin la simulación detallada de partículas, puede ajustarse para proporcionar resultados razonablemente cercanos a la respuesta promediada por volumen de las simulaciones detalladas.
Descripción
En el presente trabajo, el objetivo es utilizar simulaciones a dos escalas que se incorporen al software de campo completo de código abierto DAMASK versión 2.0.3 en el marco de la plasticidad cristalina, en relación con el efecto Bauschinger causado por el efecto compuesto de la presencia de partículas de segunda fase con zonas de deformación circundantes. La idea es lograr esto incluyendo un esfuerzo de retroceso del esfuerzo cortante crítico resuelto en una simulación de fase única, como una alternativa a resolver explícitamente las partículas de segunda fase en el sistema. El modelo de esfuerzo de retroceso se calibra al comportamiento promediado por volumen de simulaciones de plasticidad cristalina detalladas con la presencia de partículas esféricas duras, no cortables, o vacíos. Se considera un modelo simplificado a escala de partículas con una caja periódica que contiene solo una de las partículas esféricas en el cristal. La aplicación de condiciones de frontera periódicas corresponde a una distribución regular uniforme de partículas o vacíos en el cristal. Esto sirve como una aproximación idealizada de una distribución de partículas con el tamaño medio dado y la fracción de volumen de partículas. El efecto Bauschinger se investiga simulando pruebas de tracción-compresión con fracciones de volumen de partículas del 5% y 10% y con pre-deformaciones del 1%, 2% y 5%. Se observa que un aumento en la fracción de volumen incrementa el efecto Bauschinger, tanto para los casos con partículas como con vacíos. Sin embargo, aumentar la pre-deformación solo incrementa el efecto Bauschinger para el caso con partículas y no para el caso con vacíos. El modelo con esfuerzo de retroceso del esfuerzo cortante crítico resuelto, pero sin la simulación detallada de partículas, puede ajustarse para proporcionar resultados razonablemente cercanos a la respuesta promediada por volumen de las simulaciones detalladas.