晶体塑性有限元方法可以模拟多晶变形过程中的局部晶粒的应力应变场和位错密度等状态变量,并计算得到变形过程的取向演化,但通常GND密度计算实现难度较大,KAM,取向差等参数等很难可视化分析,然而通过结合EBSD的分析软件可以相对轻松的解决此类问题。同时可以在较大程度上方面结果的后处理分析。这种功能在DAMASK3.0版本中可以自然实现。然而ABAQUS需要编写脚本进行分析
这里对此类方法进行简单介绍,有兴趣的同学可以读对应的文献进行了解
文章多晶通常建模方式有两种
(1)使用软件生成代表性的RVE(取向,晶粒尺寸分布,形状分布与实验数据具有统计意义上的一致性)
(2)根据实验结果直接建立模型
这里展示的是虚拟的RVE模型(使用NEPER生成)
几何模型尺寸为0.1*0.1(mm)包含500个晶粒,模型使用四节点的平面应变单元(CPE4)。
施加周期性边界条件,沿着X轴方向施加10%的工程应变
晶体塑性理论框架基于前述介绍的超弹性本构框架(参考文献如下):
《Multiscale modeling of the mechanical behavior of IN718 superalloy based on micropillar compression and computational homogenization》 |
流动方程为:
硬化方程为:
并使用文章中的参数用于演示,适用于IN718高温合金
这里模型的前后处理通过Aztec软件和ABAQUS软件进行展示
初始几何模型:
初始晶粒尺寸分布图;
初始的取向差分布图:
初始的IPF图:
初始取向分布
10%变形后:
变形后的KAM图:
变形后的GND图:
变形后的取向差分布图:
变形后的IPF图:
变形后应力分布:
变形后累计剪切分布:
晶粒旋转角度分布:
通过这类方式可以实现原位模型的一个相互对照研究,与SEM-DIC或者原位的EBSD互补,并同时实现上述两类功能(原位EBSD无法分析应变。原位DIC无法显示晶粒变形过程中的微观特征(取向旋转等))该方法可以通过数值实现两类功能的合并分析。