Exploratory simulations of multiscale effects of deformation twinning on the mechanical behavior of FCC and HCP metals - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2018

Exploratory simulations of multiscale effects of deformation twinning on the mechanical behavior of FCC and HCP metals

Simulations exploratoires des effets multi-échelles du maclage de déformations sur le comportement mécanique des métaux FCC et HCP

Abstract

Methods designed for incorporation into multiscale modeling polycrystals are presented in this work in two tasks. This work contains mesoscale methods for capturing the effects of both the interactions of slip dislocations encountering twin grain boundaries and the simultaneous growth of multiple twin grain volume fractions on mechanical hardening and texture evolution. These are implemented in a crystal plasticity framework using the Los Alamos viscoplastic self-consistent code, VPSC-7. Presented here, the effects of simultaneous growth in multiple twin variants on textural evolution is tracked using a Kalidindi-type twin volume transfer scheme. In Task 1, the implementation of this scheme in order to simulate the texture of Twinning Induced Plasticity steels (TWIP) subjected to Equal Channel Angular Pressing (ECAP) are summarized. In Task 2, the hardening effects of two types of interactions between slip dislocations and encountered twin grain boundaries, namely dislocation transmutation and dissociation, are captured by way of modifying the dislocation density based hardening model of [11]. Interactions of the first type are presented in a constitutive relation calculating the amount of dislocation density apportioned to a given slip system contained within the encountered twin volume fraction from each interacting slip system in the parent volume fraction. The amount transmuted from each interacting slip system described using the Correspondence Method, an on to mapping of slip systems in a parent grain to slip systems in considered twin grains. Interactions of the second type are then introduced into this constitutive relation as a disassociation parameter, the value of which is established by observations gleaned from the results of the molecular dynamics simulations of [8] and [53]. These methods are implanted to simulate the anisotropic hardening behavior of HCP magnesium under multiple load paths
Les méthodes conçues pour être incorporées dans des polycristaux de modélisation multi-échelles sont présentées dans ce travail en deux tâches. Ce travail contient des méthodes à moyenne échelle pour capturer les effets des interactions de dislocations de glissement rencontrant des joints de grains maclage et la croissance simultanée de plusieurs fractions de volume de grains maclage sur le durcissement mécanique et l’évolution de la texture. Celles-ci sont mises en œuvre dans un cadre de plasticité cristalline utilisant le code visco-plastic-self consistent de Los Alamos, VPSC-7. Présentés ici, les effets de la croissance simultanée de multiples variantes maclage sur l’évolution de la texture sont suivis à l’aide d’un schéma de transfert de volume double de type Kalidindi. Dans la tâche 1, la mise en œuvre de ce schéma afin de simuler la texture des aciers à plasticité induite par maclage (TWIP) soumis au pressage angulaire à canal égal (ECAP) est résumée. Dans la tâche 2, les effets de durcissement de deux types d’interaction entre les dislocations de glissement et les joints de grain maclage rencontrés, à savoir la transmutation et la dissociation de dislocation, sont capturés au moyen de la modification du modèle de durcissement basé sur la densité de dislocation de [11]. Les interactions du premier type sont présentées dans une relation constitutive calculant la quantité de densité de dislocations attribuée à un système de glissement donné contenu dans la fraction de volume maclage rencontrée à partir de chaque système de glissement en interaction dans la fraction de volume mère. La quantité transmutée à partir de chaque système de glissement en interaction décrit à l’aide de la méthode de correspondance, sur la cartographie des systèmes de glisse- ment d’un grain parent à des systèmes de glissement dans des grains maclage considérés. Des interactions du second type sont ensuite introduites dans cette relation constitutive en tant que paramètre de dissociation, dont la valeur est établie par les observations tirées des résultats des simulations de dynamique moléculaire de [8] et [53]. Ces méthodes sont implantées pour simuler le comportement de durcissement anisotrope du magnésium HCP sous plusieurs chemins de charge
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Cite

Robert Allen. Exploratory simulations of multiscale effects of deformation twinning on the mechanical behavior of FCC and HCP metals. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université de Lorraine, 2018. English. ⟨NNT : 2018LORR0167⟩. ⟨tel-01957172⟩
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