晶體塑性每日文章推薦(十三)
文章題目:《The influence of underlying microstructure on surface stress and strain fields calculated by crystal plasticity finite element method》
文章doi:10.1016/j.mtcomm.2020.101176
推薦理由:作者使用了經典的唯象模型比較了四類常用的晶體建模方法:(1)根據ebsd直接生成多晶模型。平面(厚度方向一層單元)
(2)ebsd沿著厚度Z方向進行伸長(多層單元柱狀晶)
(3)隨機擠壓生合成的三維虛擬RVE
(4)根據FIB后的的三維真實的晶體模型
在簡單拉伸過程中的差異,為不同目的的晶體的建模提供了良好的指導
作者的研究思路
第一步:根據實驗獲得二維的ebsd和三維的分層ebsd,根據結果,使用dream 3d軟件進行模型重構,并施加簡單拉伸的變形條件
第二步:作者比較了在拉伸過程中典型階段(初始屈服對應的變形,拉伸結束對應的變形)四種模型表面X方向的應變分布,應力分布特征,以及每個晶粒的應變分布,直觀展示了不同建模方式下模型表面變形特征的差異,作者認為在小變形情況下(高周疲勞)根據ebsd直接生成二維模型可能是三維復雜模型(3D-ebsd)的替代方案,但在大變形,二維的模型接近于平面應力狀態,導致了與三維模型的顯著差異。在四種模型精度最差
第三步,作者探討了板厚度與柱狀晶模型晶粒尺寸比值的影響,其模擬顯示t/d愈大宏觀力學響應與接近于真實的拉伸數據,當t/d小于0.84時,模擬結果與其他兩類三維模型差異逐漸明顯,接近于2d-ebsd模型,并比較了后三類三維模型,柱狀晶,3D-RVE, 3D-EBSD同一位置厚度方向上X方向的應力差異,顯示柱狀晶與真實的三維模型差異明顯,而隨機擠壓模型則更接近真實模型。因此作者更推薦考慮材料厚度方向力學行為時,根據二維ebsd結果,進行厚度方向的隨機擠壓形成的RVE的建模方式,這既可以保證計算精度,又可以避免高昂的實驗費用
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