تحليل چندمقياسي تغيير شكل سيكلي آلياژ نورد گرم شده منيزيم AZ31 با بهره گيري از تئوري هاي كريستال پلاستيسيته اجزاي محدود و همگن سازي محاسباتي

Multiscale Modeling Of Cyclic Plastic Deformation of Magnesium Alloy AZ31 Using Crystal Plasticity Finite Element Method and Computational Homogenization

در اين پژوهش مدلي چندمقياسي براي شبيه سازي رفتارهاي سيكلي آلياژ نورد گرم شده منيزيم AZ31 ارايه مي شود. مدل ارايه شده قادر است لغزش، تويينينگ و بازگشت تويينينگ را به درستي شبيه سازي نمايد. ساختار نظري پژوهش از تركيب دو تئوري كريستال پلاستيسيته اجزاي محدود و همگن سازي محاسباتي تشكيل شده است. كليه معادلات كريستال پلاستيسيته در قالب سابروتين مادي UMAT پياده سازي شده اند. ورق پلي كريستال ماده از طريق توليد المان حجمي معرف (RVE) بازتوليد شده است و شرايط مرزي پريوديك روي وجوه آن اعمال شده است. شبيه سازي هاي سيكلي در دو سيكل به ازاي بارگذاري فشاري- كششي در راستاي جهت نورد اعمال شده و مساله در مقياس ماكروسكوپيك توسط حلگر اجزاي محدود آباكوس حل شده است. نتايج در تطابق بسيار خوب با منحني هاي تجربي است و مدل ارايه شده قادر است، مشخصه هاي منحني هاي تجربي مانند عدم تقارن در كشش و فشار، مقادير تنش بيشينه كششي و فشاري، تويينينگ و بازگشت تويينينگ را به درستي شبيه سازي نمايد.

In the present research, a multiscale method based on crystal plasticity finite element method and computational homogenization is proposed to simulate monotonic and cyclic plastic deformation of a highly textured rolled magnesium alloy AZ31. All active deformation mechanisms including slip, twinning as well as detwinning have been simulated in the model through user material subroutine in ABAQUS (UMAT). All representative volume elements have been constructed, synthetically. Polycrystal laminate has been reproductive by representative volume element (RVE) and periodic boundary conditions have been applied on the RVE faces. For cyclic validations, uniaxial compression-tension along extrusion direction has been applied for 2 loading cycles and the problem at the macroscopic scale has been solved by the ABAQUS finite element solver. The results are in good accordance with the experimental curves and the proposed model can accurately predict all cyclic behavior characteristics like asymmetry in a stress-strain curve due to alternating twinning-detwinning, tensile and compressive peak stresses, twinning and detwinning.