Analiza procesu kształtowania przyrostowego z wykorzystaniem
modelowania wieloskalowego
Celem pracy jest zbudowanie wieloskalowego numerycznego modelu procesu kształtowania segmentowego z uwzględnieniem koncepcji cyfrowej reprezentacji mikrostruktury do symulacji zachowania się materiału w złożonych stanach odkształcenia.
Pracę podzielono na dwa główne etapy: badań eksperymentalnych i symulacji numerycznych. W ramach pierwszego wykonano serię prób plastometrycznych obejmujących spęczanie próbek polikrystalicznych oraz monokrystalicznych. Uzyskane dane wykorzystano do identyfikacji parametrów konwencjonalnych modeli umocnienia jak również modeli umocnienia bazujących na teorii plastyczności kryształów. W tej części przygotowano także zgłady metalograficzne, na bazie których wykonano zdjęcia mikrostruktury przy pomocy mikroskopii elektronowej. Obrazy te umożliwiły wygenerowanie dwuwymiarowych modeli cyfrowych mikrostruktur. W drugiej części pracy, aby uzyskać trójwymiarowe modele mikrostruktury, zaimplementowano algorytm Monte Carlo rozrostu ziaren. Następnie opracowano makroskopowy model procesu kształtowania segmentowego i połączono go z modelem cyfrowej mikrostruktury tworząc pełny wieloskalowy model badanego procesu.
W celu weryfikacji opracowanego modelu procesu kształtowania
segmentowego przeprowadzono serię badań eksperymentalnych
z wykorzystaniem prototypu prasy dedykowanej do tego procesu. W ostatnim etapie pracy zweryfikowany model numeryczny wykorzystano do analizy wpływu różnych parametrów procesu na przyrostowy charakter kształtowania segmentowego.
"Analysis of the incremental forming process based on multiscale
modelling approach."
Development of a multiscale numerical model based on the digital material representation (DMR) concept to analyze complex plastic flow behavior in the innovatory incremental forming process is the main goal of the work.
Work is divided into two main parts dealing with experimental research and numerical simulations. Within the first one, a series of plastometric tests were realized, including polycrystalline and monocrystalline sample compression tests. Obtained results were then used to identify parameters of the conventional as well as crystal plasticity hardening models. In this part, also metallographic analysis based on the electron microscopy was performed to obtain input data for the generation of 2D DMR models. To obtain 3D DMR models, a Monte Carlo grain growth algorithm was implemented. Then, in the second part of the thesis, the macroscopic numerical model of the incremental forming process was developed and connected with the proposed DMR micro scale model. As a result a complete multiscale model of the investigated process was established. To verify the developed multi scale numerical model, a series of experimental tests were realized with the prototype press dedicated for the investigated process. Finally, verified numerical model was used to analyze the influence of different process parameters on material flow and incremental character of deformation.
