合金增材制造高热力条件下代表性位错结构演化的建模
材料科学
2023-07-20 v2 数值分析
数值分析
摘要
金属中离散缺陷的介观尺度模拟为研究高热力载荷下控制塑性变形的微观机制提供了理想框架。为了在限制计算量的同时桥接尺寸与时间尺度,通常采用代表性体积元(RVE)的概念。该方法考虑在代表整体材料行为的体积内的微观结构演化。然而,在具有复杂热机械载荷历程的工况下,需要仔细考量时间尺度和模拟域方面的建模约束对预测结果的影响。我们以 AISI 316L 不锈钢激光粉末床熔融(LPBF)冷却过程中残余应力形成为例,探讨模拟体积中异质位错结构形成的表征问题。这是通过一系列大规模三维离散位错动力学(DDD)模拟,并辅以 LPBF 过程的热机械有限元建模来实现的。我们的结果表明,周期性模拟域尺寸不足会导致反映原胞边界的位错图案。在较大域中观察到的更显著的位错相互作用,凸显了模拟域约束对预测力学性能的重要意义。我们制定了通过捕捉位错结构与块体材料一致性的标准来表征代表性体积元。本工作为未来块体材料行为介观模拟中异质微观结构形成的研究提供了基础。
引用
@article{arxiv.2303.04476,
title = {Modeling the evolution of representative dislocation structures under high thermo-mechanical conditions during Additive Manufacturing of Alloys},
author = {Markus Sudmanns and Athanasios P. Iliopoulos and Andrew J. Birnbaum and John G. Michopoulos and Jaafar A. El-Awady},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.04476},
year = {2023}
}