شبيه سازي رفتار مكانيكي پلي كريستال آهن به كمك روش كريستال پلاستيسيته و ديناميك مولكولي

Simulation the mechanical behavior of polycrystalline Fe by using crystal plasticity and Molecular dynamic methods

فلزات داراي ساختاري كريستالي مي باشند و جريان پلاستيك در آنها، محدود به صفحات كريستالي خاص و در جهات خاصي واقع در اين صفحات است. در اين مكانيزم، ناهمگوني ميكروساختار و اثرات تغيير در جهات كريستالي نقش اساسي را در رفتار ماده ايفا مي كنند. در اين مقاله براي بررسي اثر جهات كريستالي و بافت ماده، از معادلات ساختاري كريستال پلاستيسيته براي شبيه سازي استفاده شده است. ابتدا به كمك روش وروني فضاي شبيه سازي به دانه هاي كريستالي افراز مي شود تا ناهمگوني ريزساختار به بهترين نحو ممكن در شبيه سازي اعمال شود.در ادامه،از روش ديناميك مولكولي براي استخراج ثوابت الاستيك مورد نياز استفاده مي شود.در انتها، رفتار فلز آهن تحت بارگذاري كشش ساده با روش كريستال پلاستيسيته در المان محدود بر روي مدل وروني شبيه سازي و نتايج حاصل از آن با نتايج تجربي مقايسه مي شود. تطابق خوب بين نتايج حاصل از روش عددي با نتايج تجربي مويد مناسب بودن مدل عددي ارايه شده مي باشد.

Metals have a crystalline structure and the plastic flow in these materials occurred in special crystalline planes and directions. This mechanism is somehow resembles the metals plastic deformation in the microscopic level. In such mechanism, non-homogeneity of the microstructure and the effect of crystalline direction play a major rule of the material behavior. In this study, crystal plasticity constitutive equations are used to investigate the crystalline direction effect and material texture. Voronoi method is used for simulating the non-homogeneity of the microstructure in plastic deformation. In addition, the elastic modulus parameters for the model are obtained by molecular dynamic simulations. Finally, the plastic deformation of Fe metal is simulated with the finite element method and good agreement was observed with the available experimental data.