Аннотация
В статье приведен обзор основных научных направлений в сфере компьютерного моделирования структурной композиции металла в ходе обработки. Выявлены основные достоинства и недостатки современных методов, рассмотрено их прикладное применение в различных сферах ОМД, обозначены ключевые направления развития и проблемы вопроса. Предложен метод реконструкции структуры металлов.
Ключевые слова
Компьютерное моделирование, микроструктура, обработка металлов давлением, репрезентативный объем.
1. Анализ метода непрерывного деформационного наноструктурирования проволоки с использованием концепции технологического наследования / Чукин М.В., Корчунов А.Г., Полякова М.А., Гулин А.В. //Вестник Магнитогорского государственного технического университета им.Г.И. Носова.2012.№ 4. С. 61-65.
2. Управление качеством продукции в технологиях метизного производства / Корчунов А.Г., Чукин М.В., Гун Г.С., Полякова М.А. М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2012. 164 с.
3. Technological Inherited Connections in Continuous Method of Deformational Nanostructuring/ Корчунов А.Г., Полякова М.А., Гулин А.В., Константинов Д.В. //Applied Mechanics and Materials Vol. 555 © (2014) Trans Tech Publications Switzerland, pp. 401–405. doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.555.401
4. Кукса Л.В., Евдокимов Е.Е. Разработка конечно-элементной модели и метода расчета элементов конструкций из структурно-неоднородных материалов с факторами концентрации напряжений // Изв. вузов. Строительство. 2002. № 5. С.16–21.
5. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. 252 с.
6. Пашков П.О. Разрыв металлов. Л.: Судпромгиз, 1960. 243 с.
7. Писаренко Г.С., Лебедев А.А. Деформирование и прочность материала при сложном напряженном состоянии. Киев: Наук. думка, 1976. 415 с.
8. Рыбалко Ф.П. Распределение неоднородностей пластической деформации // Изв. вузов. Физика. 1959. № 1. С. 6–14.
9. Фридман Я.Б., Зилова Т.К., Демина Н.И. Изучение пластической деформации и разрушения методом катанных сеток. М. : Оборонгиз, 1962. 188 с.
10. Microstructure and texture evolution of cold drawing <110> single crystal copper / Chen Jian, Yan Wen, Li Bing, Ma XiaoGuang, Du XinZhi & Fan XinHui// Science China. Technological Sciences. June 2011, vol. 54, no. 6, pp. 1551–1559.
11. Strain path and microstructure evolution during severe deformation processing of an as-cast hypoeutectic Al–Si alloy / J.M. Garcıa-Infanta, A.P. Zhilyaev, F. Carreno, O.A. Ruano, J.Q. Su, S.K. Menon, T.R. McNelley // Ultrafine grained materials. J Mater Sci (2010) 45, pp. 4613–4620.
12. Mechanical Behavior and Microstructural Development of Low-Carbon Steel and Microcomposite Steel Reinforcement Bars Deformed under Quasi-Static and Dynamic Shear Loading / J. Dougherty, E.K. Cerreta, G.T. Gray III, C.P. Trujillo, M.F. Lopez, K.S. Vecchio, and G.J. Kusinski // Ultrafine grained materials. J Mater Sci (2010) 45, pp. 4500–4503.
13. Prevention of Wire Breaks in Gold Fine Wire Drawing and Improvement in Wire Straightening / K.Yoshida, T.Yamashita, A.Tanaka // Bulk Metal Forming-steel research int. 2011, Special Edition.
14. Relationship betwen microstructure homogeity and bonding stability of ultrafine gold wire / Seoung-Bum Son, Hyunshul Roh, Suk Hoon Kang // Ultrafine grained materials. J Mater Sci (2010) 45, pp. 236–244.
15. Компьютерное моделирование процесса вытяжки полых стаканчиков из сплава амг6 с учетом реальной структуры материала / Бунова Г.З., Воронин С.В., Гречников Ф.В., Юшин В.Д. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. № 3-1. С. 219–224.
16. Воронин С.В., Юшин В.Д., Бунова Г.З. Компьютерное моделирование процесса прокатки сплава амг6 с учетом его анизотропии // Изв. вузов. Авиационная техника. 2008. № 4. С. 72–73.
17. Computer-aided simulation of the amg6 alloy rolling process with allowance for its anisotropy/ Voronin S.V., Yushin V.D., Bunova G.Z. // Russian Aeronautics. 2008. Т. 51. № 4. С. 457–460.
18. Воронин С.В., Бунова Г.З., Юшин В.Д. Компьютерное исследование влияния реальной структуры материалов на характер распространения трещин в хрупких анизотропных телах // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2006. № 4. С. 72–77.
19. A mesoscale cellular automaton model for curvature-driven grain growth / Y.J. Lan, D.Z. Li, Y.Y. Li // Metallurgical and Materials Transactions B February 2006, vol. 37, iss. 1, pp. 119–129.
20. Гук С.В., Смирнов О.М., Кавалла Р. Неравномерность де-формации компонентов микроструктуры многофазных сталей при оценке предельной формуемости листового металла // Металлург. 2006. № 5. С. 29–32.
21. Microstructure strain localization during sheet metal hydroform-ing processes / S. Guk, R. Kawalla // In steel research international 76, №12 (2005), pp. 843–851.
22. 3D polycrystalline microstructure reconstruction from FIB generated serial sections for FE analysis/ Y. Bhandari, S. Sarkar, M. Groeber , M.D. Uchic, D.M. Dimiduk, S. Ghosh // Computational Materials Science 41 (2007), pp. 222–235.
23. CAD-based reconstruction of 3D polycrystalline alloy microstructures from FIB generated serial sections/ S. Ghosh, Y. Bhandari, M. Groeber // Computer-Aided Design 40 (2008), pp. 293–310.
24. Солошенко А.Н. Разработка метода моделирования напряженно-деформированного состояния при обработке давлением структурно-неоднородных материалов: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.16.05 / Солошенко Алексей Николаевич. Екатеринбург, 2000. 19 с.
25. Finite Element Simulations of Cold Deformation at the Mesoscale / G.B. Sarma, B. Radhakrishnan, and T. Zacharia // Comp Mater Sci., 12 (2) (1998), pp. 105–123.
26. Multiscale Modeling of Phase Transformations in Steels / M. Militzer, J.J. Hoyt, N. Provatas, J. Rottler, C.W. Sinclair, and H.S. Zurob// JOM, 2014 The Minerals, Metals & Materials Society, pp. 19–26. doi: 10.1007/s11837-014-0919-x
27. Grain-Scale Modeling Approaches for Polycrystalline Ag-gregates / Igor Simonovski and Leon Cizelj // Polycrystalline Materials - Theoretical and Practical Aspects, InTech 2012, pp. 49–74.
28. The complex computer system based on cellular automata method designed to support modelling of laminar cooling processes / Rafal Golab, Lukasz Madej, Maciej Pietrzyk // Journal of Machine Engineering, vol. 14, no.1, 2014, pp. 63–73.
29. Simulation of polycrystal deformation with grain and grain boundary effects / H. Lim, M.G. Lee, J.H. Kim, B.L. Adams, R.H. Wagoner // International Journal of Plasticity 27 (2011) 1328–1354.
30. Overview of constitutive laws, kinematics, homogenization and multiscale methods in crystal plasticity finite-element modeling: Theory, experiments, applications / F. Roters, P. Eisenlohr, L. Hantcherli, D.D. Tjahjanto, T.R. Bieler, D. Raabe // Acta Materialia 58 (2010), pp. 1152–1211.
31. Experimental investigation and multiscale modeling of ultra-highperformance concrete panels subject to blast loading / B.D. Ellis, B.P. DiPaolo, D.L. McDowell, M. Zhou // International Journal of Impact Engineering 69 (2014), pp. 95–103.
32. Multiscale failure analysis of fiber reinforced concrete based on a discrete crack model / Guillermo Etse,Antonio Caggiano, Sonia Vrech // Int J Fract (2012) 178, pp. 131–146. doi: 10.1007/s10704-012-9733-z
33. Conventional and Multiscale Modeling of Microstructure Evolution During Laminar Cooling of DP Steel Strips / Maciej Pietrzyk, Jan Kusiak, Roman Kuziak, Łukasz Madej, Danuta Szeliga, and Rafał Gołab // Metallurgical and materials transactions, 2014, pp. 17–34.
34. From High Accuracy to High Efficiency in Simulations of Pro-cessing of Dual-Phase Steels / L. Rauch, R. Kuziak, and M. Pietrzyk // Metallurgical and materials transactions volume 45b, APRIL 2014, pp. 497-506. doi: 10.1007/s11663-013-9926-5
35. Multiscale prediction of mechanical behavior of ferrite–pearlite steel with numerical material testing / I. Watanabe1 , D. Setoyama, N. Nagasako, N. Iwata and K. Nakanishi // International journal for numerical methods in engineering Int. J. Numer. Meth. Engng 2012; 89:pp. 829–845 Published online 12 August 2011 in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). doi: 10.1002/nme.3264
36. WOkreślenie parametrów dwustopniowej obróbki cieplnej zapewniających uzyskanie w strukturze końcowej niskowęglowej stali maksymalnej ilości austenitu szczątkowego decydującego o efekcie TRIP / Wiewiórowska S. // Hutnik-Wiadomosci-Hutnicze, 76, 2009, pp. 122–125.
37. On application of shape coefficients to creation of the statistically similar representative element of DP steels/ Rauch Ł., Pernach M., Bzowski K., Pietrzyk M. // Computer Methods in Materials Science, 11, 2011, pp. 531–541.
38. Numerical investigation of influence of the martensite volume fraction on DP steels fracture behavior on the basis of digital material representation model / Muszka K., Madej Ł., Graca P., Perzynski K., Sun L., Palmiere E. // Metallurgical and Materials Transactions A, 2014, pp. 11–17.
39. Influence of the strain rate on the strain-induced trans-formation of retained austenite to martensite in high strength low alloy TRIP steels / Wei X.C., Li L., Fu R.Y., De Cooman B.C., Wollants P., Zhu X.D., Wang L. //, Int. Conf. on TRIP-Aided High Strength Ferrous Alloys, 2002, pp. 367–371.
40. Determination of content of retained austenite in steels with TRIP effect deformed at different strain rates / Wiewiórowska S. // Steel Research International, 81, 2010, spec. issue conf. Metal Forming, pp. 262–265.
41. The influence of strain rate and strain intensity on retained austenite content in structure of steel with TRIP Effect/ Wiewiórowska S. // Solid State Phenomena 165, 2010, pp. 216-220.
42. Константинов Д.В., Корчунов А.Г. Современные подходы к представлению микроструктуры при моделировании процессов ОМД // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: междунар. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Салганика. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. Вып. 20. С. 49-55.