Opracowanie i wdrożenie technologii kucia odkuwek ze stopów CuCr jest tematem badań naukowych podejmowanych ostatnio w wielu ośrodkach. Numeryczna symulacja odgrywa w tych badaniach ważną rolę. Warunkiem wykonania symulacji poprawnie odzwierciedlającej rzeczywisty proces kucia jest opracowanie realistycznego modelu reologicznego odkształcanego materiału. W ramach niniejszej pracy podjęto próbę wykorzystania opracowanego przez Autora modelu wieloskalowego typu CAFE do analizy zachowania się miedzi chromowej w czasie kucia na gorąco. Model uwzględnia wpływ mikropasm i pasm ścinania na charakter płynięcia materiału. W pracy podjęto próbę wykorzystania tego modelu do wyjaśnienia przyczyn oscylacyjnego charakteru odpowiedzi badanego stopu na obciążenie mechaniczne. Ponadto drugim celem pr[...]

  Celem pracy jest wykorzystanie nowoczesnych technik modelowania numerycznego do przewidywania drogi pęknięcia w stalach dwufazo- wych. Model numeryczny zbudowany został na podstawie cyfrowej reprezentacji materiału stali dwufazowej typu DP w skali mikrometrycz- nej. Dokładne odzwierciedlenie struktury materiału oraz dobranie odpowiednich danych materiałowych, zarówno dla fazy martenzytu oraz ferrytu, pozwoliło na precyzyjne określenie drogi pęknięć w badanej mikrostrukturze. Opracowany model pozwala na poszukiwanie drogi pęknięć o charakterze kruchym jak i ciągliwym. Zaproponowana metodyka prowadzenia tego typu symulacji pozwala na szerokie spektrum zastosowań dla innych materiałów, w których występuje duży gradient własności wytrzymałościowych. The main aim of this work is presentation of a modern numerical approach for modelling crack initiation and propagation in the dual phase steels. The developed model is based on the digital material representation idea that can take into account explicit influence of various micro scale features on global material behaviour. Such a detailed material representation of the martensitic and ferritic phases as well as appropriate material properties provided a possibility of exact modelling of crack propagation in the DP steels. Developed model takes into account two well known crack propagation mechanisms: brittle and ductile fractures, respectively. The proposed methodology gives also an opportunity to simulate other multi phase materials where subsequent phases have a large gradient in properties. Słowa kluczowe: stale DP, pękanie ciągliwe, pękanie kruche, cyfrowa reprezentacja materiału, metoda elementów skończonych Key words: DP steel, ductile crack, brittle crack, digital material representation, finite element method.Wprowadzenie. Nowoczesne stale o podwyższo- nej wytrzymałości (ang. Advan[...]

  W artykule zamieszczono wyniki badań związanych z opracowaniem i wykorzystaniem cyfrowej reprezentacji materiałów do analizy wpły- wu niejednorodności mikrostruktury na stan odkształcenia w materiałach polikrystalicznych w warunkach obciążenia. Przedstawiono wy- korzystanie metody Monte Carlo do tworzenia statystycznie reprezentacyjnych mikrostruktur. Omówiono podstawy teoretyczne tej metody i jej przystosowanie do zagadnień związanych z generacją mikrostruktur materiałów polikrystalicznych oraz przedstawiono możliwość wy- korzystania tak uzyskanej reprezentacji podczas symulacji odkształcenia metodą elementów skończonych. Recent progress in research related to application of digital material representation (DMR) approach for analysis of influence of microstructure heterogeneities on material processing is presented within this paper. The main focus is put on application of the Monte Carlo (MC) method for generation of the statistically representative digital microstructures. Fundamentals of the MC method as well as modifications of this approach that are necessary to deal with creation of digital representation of polycrystalline material are described. Based on the obtained morphology of digital microstructure an example of its application to modeling material deformation is also presented. Słowa klucze: cyfrowa reprezentacja materiałów, metoda Monte Carlo Key words: digital material representation, Monte Carlo Method.Wstęp. Modele bazujące na cyfrowej reprezentacji materiału są coraz powszechniej wykorzystywane do opisu mikrostruktury badanego materiału podczas modelowania numerycznego. Wynika to z faktu, iż takie podejście zapewnia możliwość bezpośredniego uwzględnienia niejednorodności materiału polikrystalicznego w formie np. ziaren o różnej orientacji lub fazie, wtrąceń czy wydzieleń [1÷3]. Taki cyfrowy materiał stanowi następnie dane wejściowe do analizy procesów termo-mechanicznych, np. metodą elementów skończonych czy metodą automa[...]

  W pracy zaprezentowano rozwój metod obliczeniowych wykorzystywanych do wspomagania projektowania procesów przeróbki plastycz- nej, ze szczególnym uwzględnieniem nowoczesnych metod analizy wieloskalowej. Metody wieloskalowe umożliwiają opis zjawisk zacho- dzących w materiale, niemożliwych do przewidywania tradycyjnymi metodami modelowania. W pracy dokonano klasyfikacji metod na dwie grupy różniące się założeniami do modelowania w różnych skalach oraz do interakcji między nimi. Pierwsza z nich, to grupa metod hierarchicznych, która bazuje na reprezentatywnym elemencie objętości. Druga grupa, to metody modelujące dane zjawisko w całej lub w części objętości badanego materiału równocześnie w kilku skalach wymiarowych. Przyjęto nazywać je podejściami hybrydowymi. Przy- kłady tworzenia i wykorzystania modeli hierarchicznych i hybrydowych w zastosowaniu do symulacji zjawisk zachodzących w materiale podczas odkształcania przedstawiono bazując na połączeniu metod automatów komórkowych i elementów skończonych oraz elementów skończonych z elementami skończonymi. Progress in numerical techniques commonly used for development of new metalforming operations is presented within the paper. Particular attention is put on applications of multiscale modeling techniques and on classification of these multiscale methods into two groups is provided. The first is the upscaling group based on representative volume elemenvol. The second is concurrent computing group, where the method used to describe the fine scale is usually applied to a part of the whole domain of the solution. These two groups are presented on the basis of the multi scale models developed by the Authors. The upscaling solution is based on the combination of the cellular automata and finite element method while the concurrent solution is a combination of two finite element models. Słowa kluczowe: modelowanie numeryczne, metody analizy wieloskalowej, przeróbka plastyczna Key words: numerical model[...]

  Celem niniejszej publikacji jest opracowanie i implementacja wysokowydajnego systemu do identyfikacji parametrów modelu rekrystalizacji opartego na metodzie automatów komórkowych z wykorzystaniem podejścia analizy odwrotnej. Założenia algorytmu odwrotnego z uwzględnieniem zastosowanych metod optymalizacji zostały przedstawione w pierwszej części pracy. Następnie opisano wykorzystany w trakcie badań model rekrystalizacji oparty na metodzie automatów komórkowych. Ostania część pracy zawiera wyniki przeprowadzonej identyfikacji oraz ich porównanie z wynikami badań eksperymentalnych. Słowa kluczowe: identyfikacja, rekrystalizacja, automaty komórkowe DEVELOPMENT OF HIGH-EFFICIENCY PARAMETER IDENTIFICATION SOFTWARE DEDICATED TO RECRYSTALLIZATION MODELS BASED ON THE CELLULAR AUTOMATA METHOD Subject of this work is development and implementation of high-efficiency system for parameter identification of recrystallization models based on cellular automata method with inverse analysis methods. Main assumption of the inverse algorithm are presented first. Particular attention is put on description of optimization technique used during the research. Then major assumptions of the model of recrystallization based on cellular automata method are provided. Finally, results from model parameters identification procedure realized with the developed approach are presented and compared with experimental results. Keywords: identification, recrystallization, cellular automata Wstęp Podczas procesów odkształcenia plastycznego prowadzonych w wysokich temperaturach, bardzo intensywnie zachodzą zjawiska przebudowy mikrostruktury m.in. w wyniku rekrystalizacji dynamicznej, statycznej czy metadynamicznej. Symulacje numeryczne oparte o dyskretne modele np. automaty komórkowe (CA — Cellular Automata), które bezpośrednio odzwierciedlają morfologię mikrostruktury, pozwalają w bardzo dokładnym stopniu odwzorować ww. zjawiska i tym samym efektywnie wspomóc pro[...]

  Celem badań jest opracowanie modeli numerycznych odzwierciedlających mechanizmy pękania w stali dwufazowej Dual Phase (DP), bazujących na koncepcji cyfrowej reprezentacji materiału. Zaproponowane w pracy rozwiązanie wykorzystuje sprzęgnięcie dwóch podejść numerycznych szeroko stosowanych w symulacjach o charakterze komercyjnym: metody elementów skończonych i rozszerzonej metody elementów skończonych. Podejście takie umożliwia stosunkowo łatwe wykorzystanie modeli pękania kruchego oraz ciągliwego w praktycznych zastosowaniach ze względu na użycie standardowych rozwiązań stosowanych w aplikacjach numerycznych. Nowatorskie jest zastosowanie cyfrowej reprezentacji materiału i koncepcji modelowania wieloskalowego do opisu zachowania się materiału w niższych skalach wymiarowych. Opracowany model został zweryfikowany z wynikami pomiarów zrealizowanych podczas testu wywijania otworu (HE - Hole Expansion). Development of a robust model of failure for Dual Phase (DP) steels based on modern numerical approaches that take microstructure explicitly into account during simulation is the main aim of the paper. Modeling procedure is based on conventional numerical damage models, however combined with the DMR (Digital Material Representation) approach. As a result, a combined model of ductile and brittle fractures which occur in ferrite and martensite, respectively, was established. Ductile fracture is modelled by the Ductile Fracture criterion implemented within conventional FE model, while brittle one is predicted by more sophisticated eXtended Finite Element Method (XFEM). Proper data transfer protocols between these two methods were also proposed to create a hybrid numerical model. Developed solution was validated with experimental data from the hole expansion (HE) test. Słowa kluczowe: modelowanie numeryczne, cyfrowa reprezentacja materiału, pękanie kruche, pękanie ciągliwe, stal dwufazowa, XFEM Key Words: numerical modelling, digital material represen[...]

modelling techniques, capable of solving various problems occurring in industrial metal forming processes, are used in this paper to simulate the entire chain of material behaviour at various manufacturing stages. Forging of connecting parts made of bainitic steel is investigated as an example. Particular attention is put on the drawing as a key process in designing the properties of the final product. Selected results of numerical simulation and optimization of manufacturing chain composed of drawing, cutting, multi step forging and machining operations is presented and discussed in the paper. Techniki modelowania dają możliwość rozwiązywania wielu problemów przemysłowych pojawiających się podczas przeróbki plastycznej i zostały użyte w tej pracy do symulacji zachowania się materiał[...]

Modelling techniques, capable of solving various problems occurring in industrial metal forming processes, are used in this paper to simulate the influence of the technological parameters in the manufacturing chain on wear of dies. Particular attention is put on the analysis of influence of the drawing parameters on the wear of dies in the subsequent stages. Selected results of numerical simulation of the die wear during particular stages in the manufacturing chain, composed of drawing, cutting, multi step forging and machining, are presented and discussed in the paper. This work is a part of the larger project on evaluation of the possibilities to use bainitic steels for the connecting elements. Głównym celem niniejszej pracy jest wykorzystanie metody elementów skończonych do symula[...]

  W artykule przedstawiono model plastyczności kryształów (CP - crystal plasticity) sprzężonego z modelem cyfrowej reprezentacji materiału (DMR ang. Digital Material Representation). Dla ułatwienia przygotowania danych wejściowych do symulacji opracowano dedykowany program komputerowy wspomagający pracę z modelami plastyczności kryształów. Zastosowanie cyfrowej reprezentacji materiałów do odwzorowania mikrostruktury materiału w połączeniu z modelem CP pozwoliło na przeprowadzenie symulacji numerycznej deformacji próbki w płaskim stanie odkształcenia i analizę niejednorodności odkształcenia. Niejednorodność odkształcenia jest modelowana z uwzględnieniem zmian morfologii ziaren jak również zmian ich orientacji krystalograficznej. Kolejne etapy analizy niejednorodności odkształcenia z wykorzystaniem modeli CP i DMR są omówione w ramach niniejszej pracy. Słowa kluczowe: cyfrowa reprezentacja materiału, model plastyczności kryształów, metoda elementów skończonych Inż. Mateusz Sitko — AGH Akademia Górniczo Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Informatyki Przemysłowej, al. Mickiewicza 30, 30‐059 Kraków, dr inż. Wojciech Wajda — Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, dr hab. inż. Łukasz Madej — AGH Akademia Górniczo Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Informatyki Przemysłowej, al. Mickiewicza 30, 30‐059 Kraków. TOOL FOR NUMERICAL ANALYSIS OF POLYCRYSTALLINE MATERIALS BEHAVIOUR UNDER DEFORMATION CONDITIONS ON THE BASIS OF CRYSTAL PLASTICITY APPROACH Part of the research dedicated to development of a user friendly numerical system based on the digital material representation (DMR) idea is the subject of the present paper. To facilitate preparation of a complex numerical model for modeling evolution of crystallographic orientation in subsequent grains during plastic deformation a dedicated computer program has been developed. Description of the developed program as well as its capa[...]

  Artykuł przedstawia zastosowanie techniki Cyfrowej Reprezentacji Materiału do analizy wpływu mikrostruktury na własności mechaniczne materiału. W pracy opisano metodę Cyfrowej Reprezentacji Materiału oraz przykładowe sposoby odtwarzania/ rekonstrukcji morfologii mikrostruktur. W połączeniu z modelem plastyczności kryształów, technika ta umożliwia śledzenie rozwoju tekstury w trakcie odkształcania materiału w kolejnych elementach mikrostruktury. Wymagane parametry materiałowe do modelu plastyczności kryształów uzyskano stosując metodę odwrotną (ang. inverse method). Weryfikację techniki Cyfrowej Reprezentacji Materiału przeprowadzono przez porównanie wyników obliczonych z doświadczalnymi. Słowa kluczowe: cyfrowa reprezentacja materiału, plastyczność kryształów, mikrostruktura THE ANALISYS OF MICROSTRUCTURE INFLUENCE ON MECHANICAL PROPERTIES USING DIGITAL MATERIAL REPRESENTATION The article presents application of the Digital Material Representation technique to analyze the influence of microstructure on the mechanical properties of the material. The method of Digital Material Representation, in particular examples of techniques of microstructures reconstruction are presented within the work. In conjunction with the crystal plasticity model, the developed technique allows to track the development of texture during material deformation. All the required material parameters for the crystal plasticity model were obtained using an inverse analysis method. The validation of mentioned techniques was made by comparing calculated and experimental results. Keywords: digital material representation, crystal plasticity, microstructure Wstęp Przeprowadzenie optymalizacji parametrów procesu wytwarzania w przeróbce plastycznej metali jest istotnym czynnikiem wpływającym na obniżenie końcowych kosztów produkcji. W tym celu należy tak zmodyfikować i poprowadzić proces wytwarzania, aby uzyskać pożądane własności w jak najmniejszej ilości operacji. Z pra[...]