MATHEMATICAL MODELING OF THE INTENSIVE PLASTIC DEFORMATION WITH THE DESCRIPTION OF MICROSTRUCTURE EVOLUTION

Authors

  • P.V. Trusov Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • A.I. Shveykin Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • P.S. Volegov Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • N.S. Kondratyev Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • A.Yu. Yanz Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • E.S. Makarevich Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • I.Yu. Zoubko Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • E.R. Sharifullina Пермский национальный исследовательский политехнический университет

DOI:

Keywords:

mathematical modeling, intensive plastic deformation, microstructure, dislocation, texture, hardening

Abstract

The article deals with the statement of the two-level model of polycrystalline materials inelastic deformation, including the description of the internal structure evolution. The paper puts forward the original version of the agreement conditions for defining relations of different scale levels, the proposed method of coordination also allows unambiguous definition derivative Cauchy stress tensor at the macro level which is independent of the reference system choice, and it is necessary for the formulation of constitutive relations for large deformations. Based on the physical analysis hardening laws and relations for crystal lattices rotations of crystallites are proposed. With the use of the developed algorithms on multi-level models for simple load cases experiments have been performed and the results of the calculations have been analyzed. It was found that these results are in good agreement with the experimental data. The problems associated with the formation of residual mesostresses in individual grains in the case of polycrystalline left in macro volume after its stress release are studied.

Supporting Agencies
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 10-08-96010-р_урал_а, 12-08-01052-а, 12-08-33082-мол_а_вед, 12-01-31094-мол_а, 13-01-96006-р_урал_а), грантов Президента РФ № МК-3989.2012.1, МК-390.2013.1, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009–2013 годы» (мероприятие 1.2.2, Соглашение 14.B37.21.0382).

Author Biographies

  • P.V. Trusov, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
    доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой математического моделирования систем и процессов
  • A.I. Shveykin, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
    кандидат физико-математических наук, доцент кафедры математического моделирования систем и процессов
  • P.S. Volegov, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
    кандидат физико-математических наук, доцент кафедры математического моделирования систем и процессов
  • N.S. Kondratyev, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
    ассистент кафедры математического моделирования систем и процессов
  • A.Yu. Yanz, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
    аспирант кафедры математического моделирования систем и процессов
  • E.S. Makarevich, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
    кандидат физико-математических наук, доцент кафедры математического моделирования систем и процессов
  • I.Yu. Zoubko, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
    кандидат физико-математических наук, доцент кафедры математического моделирования систем и процессов
  • E.R. Sharifullina, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
    аспирант кафедры математического моделирования систем и процессов

References

  1. Mnogourovnevye modeli neuprugogo deformirovania materialov i ih primenenie dla opisania evolucii vnutrennej struktury / P.V. Trusov, A.I. Svejkin, E.S. Necaeva, P.S. Volegov // Fiziceskaa mezomehanika. - 2012. - T. 15. - No 1. - S. 33-56.
  2. Modelirovanie evolucii struktury polikristalliceskih materialov pri uprugoplasticeskom deformirovanii / P.V. Trusov, V.N. Asihmin, P.S. Volegov, A.I. Svejkin // Ucenye zapiski Kazanskogo universiteta. Fiziko-matematiceskie nauki. - 2010. - T. 152. - No 4. - S. 225-237.
  3. Pozdeev A.A., Nasin U.I., Trusov P.V. Ostatocnye naprazenia: teoria i prilozenia. - M.: Nauka, 1982. - 232 s.
  4. Rybin V.V. Bol’sie plasticeskie deformacii i razrusenie metallov. - M.: Metallurgia, 1986. - 224 s.
  5. Trusov P.V., Volegov P.S., Svejkin A.I. Konstitutivnaa uprugovazkoplasticeskaa model’ GCK-polikristallov: teoria, algoritmy, prilozenia: monografia. - Saarbucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. - 147 c.
  6. Trusov P.V., Volegov P.S., Anc A.U. Opisanie vnutrizerennogo i zernogranicnogo uprocnenia mono- i polikristallov // Naucno-tehniceskie vedomosti SPbGPU, ser. <>. - 2010. - No 2(98). - S. 110-119.
  7. Trusov P.V., Svejkin A.I. Mnogourovnevye fiziceskie modeli mono- i polikristallov. Pramye modeli // Fiziceskaa mezomehanika. - 2011. - T. 14. - No 5. - S. 5-30.
  8. Trusov P.V., Svejkin A.I. Mnogourovnevye fiziceskie modeli mono- i polikristallov. Statisticeskie modeli // Fiziceskaa mezomehanika. - 2011. - T. 14. - No 4. - S. 17-28.
  9. Fiziceskaa mezomehanika i komp’uternoe konstruirovanie materialov: V 2 t. / V.E. Panin, V.E. Egoruskin, P.V. Makarov [i dr.] - Novosibirsk: Nauka. Sibirskaa izd. firma RAN, 1995. - T. 1. - 298 s. T. 2. - 320 s.
  10. Fridman A.B. Mehaniceskie svojstva metallov. 3-e izd. V 2 c. - M.: Masinostroenie, 1974. - 472s.
  11. Svejkin A.I., Asihmin V.N., Trusov P.V. O modelah rotacii resetki pri deformirovanii metallov // Vestnik PGTU. Mehanika. - 2010. - No 1. - S. 111-127.
  12. Anand L. Single-crystal elasto-viscoplasticity: application to texture evolution in polycrystalline metals at large strains // Computer methods in applied mechanics and engineering. - 2004. - Vol. 193. - P. 5359-5383.
  13. Constitutive relations and their application to the description of microstructure evolution / P.V. Trusov, V.N. Ashikhmin, P.S. Volegov, A.I. Shveykin // Physical Mesomechanics. - 2010. - Vol. 13. - Is. 1-2. - P. 38-46.
  14. Trusov P.V., Volegov P.S. Internal variable constitutive relations and their application to description of hardening in single crystals // Physical Mesomechanics. - 2010. - Vol. 13. - Is. 3-4. - P. 152-158.

Published

2014-01-15

Issue

Section

Research: theory and experiment

How to Cite

Trusov, P. ., Shveykin, A. ., Volegov, P. ., Kondratyev, N. ., Yanz, A. ., Makarevich, E. ., Zoubko, I. ., & Sharifullina, E. . (2014). MATHEMATICAL MODELING OF THE INTENSIVE PLASTIC DEFORMATION WITH THE DESCRIPTION OF MICROSTRUCTURE EVOLUTION. Perm Federal Research Centre Journal, 3, 121-132. https://journal.permsc.ru/index.php/pscj/article/view/PSCJ2013n3p11