Automatyczne przetwarzanie obrazów mikrostruktur pozwala istotnie przyspieszyć analizę statystyczną wielkości ziaren. Jest to jednak zadanie trudne w przypadku tego typu obrazów ze względu na występujący szum pomiarowy oraz częste zróżnicowanie wielkości poszczególnych ziaren. Niniejszy artykuł przedstawia nowy algorytm przetwarzania obrazów przeznaczony do wykrywania krawędzi. Algorytm ten zos[...]

  Cyfrowa Reprezentacja Materiału (ang. DMR) umożliwia nie tylko wirtualne odwzorowanie rzeczywistego materiału, ale również przeprowadzenie symulacji numerycznych zjawisk zachodzących w materiale podczas odkształcenia oraz przeróbki cieplnej. Im rzetelniej odwzorowana jest struktura materiału tym dokładniej można odzwierciedlić zachodzące w niej procesy. Artykuł przedstawia dwie autorskie metody rekonstrukcji trójwymiarowego wirtualnego materiału na podstawie zdjęć przekrojów mikrostruktur materiałowych. W kolejnych rozdziałach opisane zostały szczegóły opracowanych metod bazujące na klasteryzacji oraz śledzeniu konturu ziaren. Ponadto, przedstawione zostały wyniki rekonstrukcji oraz perspektywy rozwoju metod w aspekcie rekonstrukcji materiałów wielofazowych. Słowa kluczowe: cyfrowa reprezentacja materiału, rekonstrukcja mikrostruktur materiałowych 3D RECONSTRUCTION OF 3D MATERIAL MICROSTRUCTURES OF ONE PHASE STEELS Digital Material Representation (DMR) allows not only virtual representation of a real material, but also performance of numerical simulations of phenomena occurring in microstructure during deformation or heat treatment. However, the level of DMR reliability highly influences results of numerical simulations. This paper presents two newly elaborated methods of reconstruction of 3D virtual material on the basis of micrographs obtained from subsequent material slices. In the next chapters the details of created methods, based on clustering and grain contour tracing, are presented. Moreover, the results obtained from both analysis are discussed as well as future possibilities of the development. Keywords: digital material microstructure, reconstruction of 3D microstructures Wstęp Metody trójwymiarowej rekonstrukcji komputerowej mikrostruktur materiałów są bardzo ściśle uzależnione od rodzaju materiałów oraz od metody eksperymentalnej używanej do analizy wnętrza materiału. Metody eksperymentalne można ogólnie podzielić na grupy[...]

Celem pracy było przedstawienie współczesnych kierunków badań w zakresie optymalizacji w zastosowaniu do rozwiązywania złożonych problemów z obszaru metalurgii. W pracy przedstawiono alternatywne podejście do optymalizacji, wykorzystujące metody inspirowane przez mechanizmy obserwowane w przyrodzie. Metody te są efektywne w lokalizacji ekstremów globalnych - są metodami odpornymi na ekstrema loka[...]

  Jednym z głównych celów prowadzonych badań jest rozwój systemów komputerowych, które jak najlepiej spełniają potrzeby przedsię- biorstw przemysłu przetwórstwa metali. W ramach realizacji niniejszego celu opracowany został przegląd rozwiązań, wykorzystywanych obecnie przez wiodące przedsiębiorstwa na świecie. Dzięki wykonanej analizie wytyczono kierunki rozwoju oprogramowania, co zostało wykorzystane podczas opracowania projektu oraz implementacji nowych systemów hybrydowych. W artykule przedstawiono przegląd ist- niejących programów i, na przykładzie dwóch hybrydowych systemów komputerowych, opisano opracowany projekt nowych rozwiązań. The main objective of the research is creation of computer systems, being the most congruent with needs of companies representing metal forming industry. For the purposes of the work, a review of existing solutions has been prepared, including programs used by the leading companies in the world. Following this review, trends of development were determined and used as a basis for design and implementation of newly created systems. Details of proposed two new solutions are presented in this work. Słowa kluczowe: hybrydowe systemy komputerowe, integracja, optymalizacja, metamodelowanie, statystycznie podobny objętościowy ele- ment reprezentatywny Key words: hybrid computer systems, integration, optimization, metamodelling, statistically similar representative volume element 2012 r. HUTNIK-WIADOMOŚCI HUTNICZE S. 268 tistically Similar Representative Volume Element) [8] - koncepcja ma na celu uproszczenie modeli w skali mikro dla obliczeń wieloskalowych [9] (prawa strona osi odciętych na rys. 1b), przy jak najwierniejszym za- chowaniu dokładności wyników. SSRVE jest uprosz- czonym odpowiednikiem mikrostruktury materiału, zachowującym podobne własności jak cała mikrostruk- tura. Opisane dwa główne kierunki badań łączą rozwój wielu dziedzin nauki i są żmudne. Niejednokrotnie ba- dania te są rozwijane przez wi[...]

  Zastosowanie statystycznie podobnego reprezentatywnego elementu objętościowego pozwala na znaczną redukcję złożoności obliczeniowej wieloskalowych symulacji numerycznych. Konstrukcja takiego elementu jest jednakże złożoną procedurą optymalizacji, szczególnie w przestrzeni 3D. Niniejszy artykuł przedstawia autorskie podejście do rozwiązania tego problemu w oparciu o wykorzystanie krzywych NURBS oraz algorytmu genetycznego jako metody optymalizacji. W kolejnych rozdziałach przedstawione zostaną szczegóły zaproponowanych rozwiązań oraz różnice pomiędzy podejściem dwu- i trójwymiarowym. Szczególny nacisk położony został na przedstawienie przyjętego algorytmu optymalizacji oraz na interpretację otrzymanych wyników. Przedstawione są również możliwości zastosowania proponowanego rozwiązania i dalsze perspektywy rozwoju. Słowa kluczowe: stale DP, statystycznie podobny reprezentatywny element objętościowy RECONSTRUCTION OF 3D MICROSTRUCTURES OF ONE PHASE MATERIALS Application of Statistically Similar Representative Volume Element (SSRVE) allows for significant reduction of computational complexity of multiscale numerical simulations. However, a creation of such element is sophisticated optimization procedure, especially in 3D. This work proposes approach to solve this problem by application of NURBS to describe shape of an element and genetic algorithm as optimization method. In subsequent chapters details of the proposed solutions are presented as well as the differences between 2D and 3D approaches. Special attention was put on presentation of optimization method and interpretation of obtained results. Afterwards, the possibilities of application and further development of obtained SSRVE are described. Keywords: DP steels, statistically similar representative volume element Wstęp Idea statystycznie podobnego reprezentatywnego elementu objętościowego (ang. SSRVE) powstała w celu minimalizacji nakładów obliczeniowych poprzez uproszczenie domen[...]

  Introduction. Design of manufacturing processes often involves time consuming computations, in particular when multi iteration optimization techniques are applied. Hot strip rolling is an example of such manufacturing process, in which particular operations (rolling, laminar cooling, coiling) are controlled by a number of the design variables. The objective of this work was development of the computer system, which will allow design of the arbitrary rolling line and performing numerical simulations using high efficiency hardware architectures. The work was performed within the European project [5]. The consortium in the project was composed of ACC Cyfronet AGH (Poland), AMMR in Maizières-lès-Metz (France), CEiT in San Sebastian (Spain), IMŻ in Gliwice (Poland), BFI in Dusseldorf (Germany) and Metatech in Kamen (Germany). Development of the computer system, which is a digital twin of the industrial rolling mill, was the main objective of the project. Workpackages composed development of material models, basic experiments to supply data for identification of these models, physical simulations of various new routes for hot strip rolling, development of the data base and knowledge base and, finally, development of the computer system. In the numerical part the project combined numerical simulations, multiscale modelling, meta-modelling, inverse analysis and optimization techniques, which were used to minimize costs of design of production technologies and to optimize final product properties. In a nutshell, the main objective of the project was to combine a database and inverse solution coupled with optimization techniques in one comprehensive computer system oriented on enabling experts to create and simulate a virtual hot rolling mill [13,14] equipped with selected devices. The objectives of the present paper were twofold. The first was description of the computer science basis of the system and the second was pres[...]

W pracy omówiono nowoczesne metody analizy procesów zachodzących w metalach i stopach podczas przeróbki plastycznej, wykorzystujące metodę analizy wieloskalowej CAFE (Cellular Automata in Finite Element). Szczególny nacisk położono na wykorzystanie zalet cyfrowej reprezentacji materiału, pozwalającej wiernie odwzorować rzeczywistą mikrostrukturę z jej cechami charakterystycznymi, stwarzając now[...]

  Wieloskalowe metody symulacji umożliwiają wierne odzwierciedlenie zachowania materiału oraz wyznaczenia własności materiałowych w skali mikro lub nano, ale wymagają bardzo czasochłonnych obliczeń numerycznych. W pracy zaproponowano rozwiązanie tego problemu przy pomocy statystycznie podobnych reprezentatywnych elementów objętości (SSRVE), które stosowane w skali mikro pozwalają na znaczne obniżenie kosztu obliczeniowego. Przedstawiono metodykę tworzenia SSRVE na przykładzie obrazów mikrostruktur stali DP poddanych procesowi segmentacji. Otrzymane reprezentatywne elementy zweryfikowano pod względem poprawności wyników symulacji numerycznych odkształcenia materiału. Słowa kluczowe: stal DP, statystycznie podobny reprezentatywny element objętości, symulacje numeryczne, optymalizacja APPLICATION OF THE STATISTICALLY SIMILAR REPRESENTATIVE VOLUME ELEMENT TO DESCRIPTION OF MICROSTRUCTURE OF DP STEEL Multiscale simulations enable realistic reproduction of material behaviour and determination of properties in micro or nano scales, but they require long computing times. The solution of this problem based on application of the statistically representative volume elements (SSRVE) is proposed. Significant decrease of the computing time can be obtained. The methodology of creation of the SSRVE is presented using DP steel microstructure as an example. Obtained SSRVE is validated regarding correctness of simulation of material deformation. Keywords: DP steel, statistically representative volume element, numerical simulation, optimization Wprowadzenie Właściwości użytkowe stali DP zależą od ich mikrostruktury, przy czym znaczenie ma nie tylko ułamek objętości faz ale także ich morfologia [1]. Od lat prowadzone są prace nad modelowaniem zachowania się stali DP, uwzględniające rozmieszczenie i kształt wysp martenzytu. Stosowane są różne metody cyfrowego zapisu mikrostruktury, takie jak wieloboki Voronoi [2, 3], automaty komórkowe [4] względnie zapis c[...]

  W artykule przedstawiono ogólną koncepcję modelu automatów komórkowych (CA) dla zjawiska zmęczenia cieplnego i opisano reguły przejścia. Wstępne symulacje wykonano dla próby zmęczenia cieplnego przeprowadzonej na stanowisku badawczym w Politechnice Wrocławskiej. Przedstawione zostały wyniki jakościowe otrzymane z symulacji MES w skali makro i automatów komórkowych w skali mikro. Słowa kluczowe: narzędzia kuźnicze, zmęczenie cieplne, numeryczne modelowanie, automaty komórkowe PROPOSITION OF APPLICATION OF CELLULAR AUTOMATA TO MODELING CRACK INITIATION AND PROPAGATION DUE TO THERMAL FATIGUE General idea of the cellular automata (CA) model for the thermal fatigue is presented in the paper. Transition rules are described. Primary simulations were performed for thermal fatigue test installed at the Wrocław University of Technology. Results of qualitative analysis using finite element code in macro scale and cellular automata in micro scale are presented. Keywords: forging dies, thermal fatigue, numerical modelling, cellular automata Wstęp Zagadnienie modelowania zniszczenia materiału poddawanego cyklicznym obciążeniom mechanicznym i cieplnym jest w centrum zainteresowania naukowców od wielu lat. Opracowanych zostało wiele modeli o różnym stopniu skomplikowania i o różnych możliwościach obliczeniowych. Spośród licznych rozwiązań dostępnych w literaturze naukowej wyróżnić należy mechaniczne modele zniszczenia dla materiałów ciągliwych [1, 2]. Obecnie w modelowaniu zjawisk zachodzących w materiałach coraz częściej wykorzystuje się metody dyskretne, w których mikrostruktura jest uwzględniana w sposób jawny. Przykładem są automaty komórkowe (CA), które w niniejszej pracy wykorzystane zostały do opisu inicjacji i propagacji pęknięć w wyniku zmęczenia cieplnego. Wykorzystano koncepcję dla pełzania przedstawioną w publikacji [3]. Badanie zmęczenia cieplnego stali narzędziowej Schemat stanowiska zainstalowanego w Politechnice Wrocławskiej, w[...]

  Celem pracy jest stworzenie modelu opisującego zależności pomiędzy mikrostrukturą a własnościami elementów ze stali DP wykonanych z blach po procesie walcowania na gorąco i laminarnym chłodzeniu. W mikrostrukturze tego rodzaju stali obserwowane są wyspy twardego martenzytu osadzone w miękkiej i plastycznej osnowie ferrytu. Zarówno morfologia jak i skład strukturalny kształtowany jest przez przemiany fazowe, których przebieg jest ściśle uzależniony od schematu laminarnego chłodzenia. Model przemiany ferrytycznej wykorzystujący rozwiązanie równania dyfuzji z ruchomą granicą międzyfazową posłużył w niniejszej pracy do przewidzenia morfologii i składu strukturalnego stali po ochłodzeniu do temperatury otoczenia. Zagadnienie sformułowane na bazie II Prawa Ficka i metodzie poziomic zostało rozwiązane za pomocą Metody Elementów Skończonych (MES). Wykonano testy numeryczne dla różnych cykli chłodzenia, co pozwoliło na otrzymanie morfologii mikrostruktury z różnymi ułamkami objętości poszczególnych faz. Reprezentatywne elementy objętości zawierające wyznaczone mikrostruktury stali DP poddano odkształceniu poprzez rozciąganie i na tej podstawie oceniono wytrzymałość stali reprezentowaną przez naprężenie uplastyczniające. Kryterium pękania Cockrofta-Lathama włączone do programu MES wykorzystano do oceny tendencji do pękania różnych mikrostruktur. Zebrane wyniki pozwoliły na otrzymanie zależności pomiędzy cyklem chłodzenia i ułamkiem objętości martenzytu a wytrzymałością stali. Artykuł przestawia opis modelu, metodologię badań jak również weryfikację doświadczalną. Słowa kluczowe: laminarne chłodzenie, przemiana fazowa, stal dwufazowa, metoda poziomic, dyfuzja APPLICATION OF PHASE TRANSFORMATION MODEL FOR EVALUATION OF TENSILE STRENGTH OF A DUAL PHASE STEELS The aim of the work is to develop a new numerical model capable to predict the relationship between microstructure and material properties of sheet products made of dual phase (DP) steels after p[...]