×

有限应变下全耦合晶体塑性滑移和马氏体相变本构模型的计算处理。 (英语) Zbl 1534.74049号

总结:本文提出了四种数值技术,以提高有限应变下晶体塑性类现象应力更新算法的可靠性和数值效率。由此产生的算法设置特别适用于多晶体的结构分析和金属材料各向异性微观结构的多尺度评估。这些技术以本构模型为例,该模型将晶体滑移和马氏体相变变形机制与粘性正则化耦合。该模型的特点是在单个系统中表示一组高度耦合的方程,并通过整体求解程序进行求解。第一种技术使用了一个分步过程,为用于高斯求积点平衡问题迭代解的Newton-Raphson格式生成更好的初始猜测。然后,提出了粘塑性定律指数参数的对数离散化,以在返回映射算法中增量逼近指数参数的目标值。还提出了一种消除应变率相关性和减少必要粘塑性参数的策略,以帮助处理速率相关极限中出现的刚性方程。最后,提出了在接近全马氏体相变时完成相变过程的有效策略。这些技术可以很容易地用于任何组合,并通过在整体解决方案过程中使用更重要的增量步骤,显著提高模型的效率。一系列消融研究显示了对其影响的彻底评估。
{©2022 John Wiley&Sons有限公司}

MSC公司:

74号05 固体中的晶体
74C20美元 大应变率相关塑性理论
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] RiceJR公司。固体非弹性本构关系:内变量理论及其在金属塑性中的应用。机械物理固体杂志。1971;19(6):433‐455。doi:10.1016/0022‐5096(71)90010‐X·Zbl 0235.73002号
[2] HillR,RiceJR。任意应变下弹塑性晶体的本构分析。机械物理固体杂志。1972;20(6):401‐413. doi:10.1016/0022‐5096(72)90017‐8·Zbl 0254.73031号
[3] 晶体和多晶体的微观力学。收录:HutchinsonJW(编辑)、WuTY(编辑),《应用力学进展》。爱思唯尔;1983:1‐115.
[4] 哈弗内克斯。晶体固体的有限塑性变形。剑桥大学出版社;1992. ·Zbl 0774.73001号
[5] 巴萨尼JL。晶体的塑性流动。收录:HutchinsonJW(编辑)、WuTY(编辑),《应用力学进展》。爱思唯尔;1993:191‐258. ·Zbl 0803.73009号
[6] TaylorGI,ElamCF公司。贝克林讲座:拉伸试验中铝晶体的变形。Proc Royal Soc Lond A.1923;102(719):643‐667. doi:10.1098/rspa.1923.0023
[7] 泰勒GI。金属的塑性应变。《Inst Metals杂志》。1938年;62:307-324。
[8] 曼德尔J。W.T.Koiter塑性理论概述。国际J固体结构。1965;1(3):273‐295.网址:10.1016/0020‐7683(65)90034‐X
[9] 希尔·R。金属晶体多滑移增量变形的广义本构关系。机械物理固体杂志。1966;14(2):95‐102. doi:10.1016/0022‐5096(66)90040‐8
[10] AsaroRJ。晶体可塑性。应用力学杂志。1983;50(4b):921‐934。数字对象标识代码:10.1115/1.3167205·Zbl 0557.73033号
[11] KocksUF、ToméCN、WenkH‐R。织构和各向异性:多晶体中的择优取向及其对材料性能的影响。剑桥大学出版社;1998. ·Zbl 0916.73001号
[12] WechslerMS、LiebermanDS、ReadTA。关于马氏体形成的理论。Trans AIME公司。1953年;197:1503‐1515.
[13] BowlesJS、MackenzieJK。马氏体相变的晶体学I.金属学报。1954;2(1):129‐137. doi:10.1016/0001‐6160(54)90102‐9
[14] Kelly项目经理。第1章。钢中马氏体相变的晶体学。参见:PerelomaE(编辑)、EdmondsDV(编辑)和eds.钢中的相变。伍德黑德金属与表面工程出版丛书。第2卷。伍德黑德出版社;2012:3‐33.
[15] FollansbeePS,科克斯大学。基于机械阈值应力作为内部状态变量的铜变形的本构描述。Acta金属。1988;36(1):81‐93。doi:10.1016/0001‐6160(88)90030‐2
[16] 科克斯大学。多晶体变形和单晶变形之间的关系。金属材料Trans B.1970;1(5):1121‐1143. doi:10.1007/BF02900224
[17] deSouzaNEA,PerićD,OwenDRJ。塑性计算方法:理论与应用。约翰·威利父子公司;2008
[18] 彼得雷克。具有多种非弹性变形机制的材料唯一性的一般条件。机械物理固体杂志。2000;48(2):367‐396. doi:10.1016/S0022‐5096(99)00036‐8·Zbl 0996.74019号
[19] Nemat‐NasserS,ObataM,HillR。多晶体的速率相关有限弹塑性变形。皇家社会科学院数学物理系。1986;407(1833):343‐375. doi:10.1098/rspa.1986.0101
[20] SteinmannP,SteinE。有限变形延性单晶塑性的数值处理与分析。计算方法应用机械工程1996;129(3):235‐254. doi:10.1016/0045‐7825(95)00913‐2·Zbl 0860.73020号
[21] KokS、BeaudoinAJ、TortorelliDA。基于力学阈值的多晶体塑性模型。国际塑料杂志。2002;18(5):715‐741. doi:10.1016/S0749‐6419(01)00051‐1·Zbl 1050.74559号
[22] 霍斯福德WF。材料的力学行为。剑桥大学出版社;2010
[23] KochmannJ、WulfinghoffS、EhleL、MayerJ、SvendsenB、ReeseS。基于双尺度有限元快速傅里叶变换的弹粘塑性多晶体有效材料行为的高效准确预测。计算力学。2017;61:1‐14. doi:10.1007/s00466‐017‐1476‐2
[24] KnezevicM、ZecevicM、BeyerlinIJ、LebensonRA。在晶体粘塑性理论中,能够准确描述多晶体应变率敏感流动的数值程序。计算方法应用机械工程2016;308:468‐482. doi:10.1016/j.cma.2016.05.025·Zbl 1439.74436号
[25] deCarvalhoMV、deBortoliD、AndradePFM。机械诱导载荷下晶体滑移和马氏体相变之间耦合的一致建模。国际数理方法工程杂志2022;123:3179‐3236. doi:10.1002/nme.6962·Zbl 1530.74015号
[26] SomerDD、deSouzaNEA、DettmerWG、PerićD。固体多尺度分析的子步进方案。计算方法应用机械工程2009;198(9):1006‐1016. doi:10.1016/j.cma.2008.11.013·Zbl 1229.74119号
[27] ReisFJP、AndradePFM。用于解决基于均匀化的多尺度问题的自适应次增量策略。计算方法应用机械工程2013;257:164‐182. doi:10.1016/j.cma.2013.01.003·Zbl 1286.74085号
[28] HeQC,CurnierA。损伤弹性应力-应变关系的更基本方法。国际J固体结构。1995;32(10):1433‐1457. doi:10.1016/0020‐7683(94)00183‐W·Zbl 0881.73105号
[29] SaebS、SteinmannP、JaviliA。有限变形下计算均匀化的方面:从Reuss到Voigt界的统一回顾。Appl Mech Rev.2016年;68(5):050801. 数字对象标识代码:10.1115/1.4034024
[30] 科恩·帕特尔·JR。马氏体相变中外加应力作用的准则。Acta金属。1953年;1(5):531‐538。doi:10.1016/0001‐6160(53)90083‐2
[31] TurteltaubS,SuikerASJ公司。立方到四方马氏体相变的多尺度热力学模型。国际J固体结构。2006;43(14-15):4509‐4545. doi:10.1016/j.ijsolstr.2005.06.065·兹比尔1120.74688
[32] 尼德曼·A·阿萨罗·RJ。综述42:速率相关多晶体中的织构发展和应变硬化。《金属学报》。1985;33(6):923‐953. doi:10.1016/0001‐6160(85)90188‐9
[33] HaneKF,ShieldTW公司。马氏体的对称性和微观结构。Philos Mag A.1998;78(6):1215‐1252. doi:10.1080/01418619808239984
[34] 佩里奇D。关于粘塑性中的一类本构方程:公式和计算问题。国际数值方法工程杂志1993;36(8):1365‐1393. doi:10.1002/nme.1620360807·Zbl 0815.73020号
[35] ForestS、RubinMB。具有平滑弹塑性转变和无滑移不确定性的速率无关晶体塑性模型。Eur J Mech A/固体。2016;55:278‐288. doi:10.1016/j.euromechsol.2015.08.012·Zbl 1406.74114号
[36] SuikerAS,TurteltaubS。马氏体相变诱导塑性的计算模型。国际数值方法工程杂志2005;63(12):1655‐1693. 数字对象标识代码:10.1002/nme.1327·Zbl 1181.74154号
[37] MieheC公司。单晶各向异性乘法弹塑性应力更新的指数映射算法。国际数值方法工程杂志1996;39(19):3367-3390。doi:10.1002/(SICI)1097‐0207(19961015)39:19<3367::AID‐NME4>3.0.CO;2‐7 ·Zbl 0899.73136号
[38] QueyR、DawsonPR、BarbeF。有限元法中的大规模三维随机多晶体:生成、网格划分和重网格划分。计算方法应用机械工程2011;200(17):1729‐1745。doi:10.1016/j.cma.2011.01.002·邮编:1228.74093
[39] RenversadeL,QueyR。三维多晶体的最佳多面体描述:统计和同步辐射X射线衍射数据的方法和应用。计算方法应用机械工程2018;330:308‐333. doi:10.1016/j.cma.2017.10.029·Zbl 1439.74087号
[40] QueyR、VillaniA、MauriceC。晶体取向的几乎均匀采样。应用结晶杂志。2018;51(4):1162‐1173. doi:10.1107/S1600576718009019
[41] ReisFJP、AndradePFM。一种基于砂浆的方法,用于在任意生成的网格上强制执行周期性边界条件。计算方法应用机械工程2014;274:168‐191. doi:10.1016/j.cma.2014.01.029·Zbl 1296.74092号
[42] LopesIA、FerreiraBP、PiresFM。计算均匀化中均匀牵引和砂浆周期边界条件的有效实施。计算方法应用机械工程2021;384:113930. doi:10.1016/j.cma.2021.113930·Zbl 1506.74329号
[43] GrögerR、RacherlaV、BassaniJL、VitekV。钼和钨塑性变形的多尺度建模:II。基于1/2<111>螺旋位错滑移的原子研究的单晶屈服准则。《母亲学报》。2008;56(19):5412‐5425. doi:10.1016/j.ctamat.2008.07.037
[44] TurteltaubS公司、SuikerASJ公司。铁合金中的相变诱导塑性。机械物理固体杂志。2005;53(8):1747‐1788. doi:10.1016/j.jmps.2005.03.004·Zbl 1120.74689号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。