耦合塑性变形与微观组织演化的集成全场模型：在多晶铜动态再结晶三维模拟中的应用
材料科学
2016-02-04 v2
摘要
高温下许多时间相关的变形过程会产生显著的并发微观组织变化，从而深刻改变材料的力学性能。这种微观组织演化在介观尺度变形模型和模拟中通常是缺失的。在此，我们提出了一种将力学响应与底层微观组织演化相耦合的集成全场建模方案。作为首次演示，我们将基于快速傅里叶变换的弹黏塑性（FFT-EVP）模型与相场（PF）再结晶模型相结合，并对多晶铜中的动态再结晶（DRX）进行了三维（3D）模拟。FFT-EVP 与 PF 之间实现了基于物理的耦合，方式为：（1）在 FFT-EVP 中采用基于位错的本构模型，使得预测的位错密度分布可以转化为储存能分布并传递给 PF；（2）为 DRX 实现了一个随机形核模型。以实验 DRX 应力-应变曲线进行校准后，该集成模型能够提供全场的力学和微观组织信息，从而实现对 DRX 的定量描述和分析。结果表明，由于非均匀变形，DRX 的起始时间显著早于先前的预测。研究揭示，DRX 晶粒在晶界和结点（如四重结点）处形成，并在生长过程中倾向于与旧晶粒保持三重线。由此产生的应力重分布被发现对随后的位错演化和软化具有深刻影响。
引用
@article{arxiv.1509.04953,
title = {An integrated full-field model of concurrent plastic deformation and microstructure evolution: Application to 3D simulation of dynamic recrystallization in polycrystalline copper},
author = {Pengyang Zhao and Thaddeus Song En Low and Yunzhi Wang and Stephen R. Niezgoda},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.04953},
year = {2016}
}
备注
24 pages, 12 figures Revised 12/2/2015