Onderzoeksproject P5/08 (Onderzoeksactie P5)
DOELSTELLING
Het ontwikkelen van een reeks constitutieve modellen voor de invloed van de basiskenmerken van de microstructuur op de plastische vervorming van één- of meerfazige metalen. Het lange termijn objectief is ons begrip van het materiaalgedrag te verbeteren om betere geavanceerde materialen te kunnen ontwerpen, alsmede de producten die eruit gemaakt worden. Dit impliceert dat uiteindelijk deze kennis zal moeten ingebouwd worden in eindige-elementen modellen voor de vervorming van technische materialen. De volgende basiskenmerken van de microstructuur zullen bestudeerd worden:
- aantal fazen (één, twee, of meerdere);
- vorm van de tweede-faze deeltjes: sferisch, vezelachtig, lamellair;
- fazestabilitieit (voor materialen met spanningsgeïnduceerde martensietische transformatie, of mechanische tweelingvorming);
- korrelgrootte;
- textuur.
Er werd besloten dat al het modelleerwerk geïnspireerd en gevalideerd moet worden door experimenteel werk. Met andere woorden : de gehele benadering vertrekt van experimentele waarnemingen en eindigt met experimentele validatie.
De te ontwikkelen modellen moeten in staat zijn eigenschappen te voorspellen zoals vloeispanning, vervormingsversteviging, plastische anisotropie, evolutie van microstructurele kenmerken (dislocatiedichtheid, textuur enz.), optreden van plastische instabiliteiten. De invloed van temperatuur wordt niet systematisch bestudeerd; rekristallisatie helemaal niet.
MOTIVATIE
Er bestaan al modellen voor de voorspelling van de hierboven vermelde eigenschappen. Sommige werden reeds op succesvolle wijze geïmplementeerd in eindige-elementen-modellen. De meeste van deze modellen zijn echter beperkt tot eerder conventionele materialen, of kunnen slechts een beperkt deel van de vermelde eigenschappen voorspellen. Er is een nood aan een systematische studie van de invloed van de basiskenmerken van de microstructuur. Immers, geavanceerde metallische materialen steunen steeds meer op niet-conventionele microstructuren (nano- of submicron-korrelgrootte, duplex structuren, TRIP en/of TWIP-effecten, enz.)
WERKPLAN
Zes modelmaterialen werden gekozen om een voldoende variatie van de hierboven vermelde basiskenmerken van de microstructuur toe te laten. De spannings-vervormingsrelatie en de microstructuur en textuurontwikkeling zullen middels vervormingsproeven bepaald worden. Onze kennis van het gedrag van deze materialen zowel op macroscopische als op microscopische schaal zal hierdoor verhoogd worden. Deze kennis zal dan aangewend worden om twee types van constitutieve modellen te ontwikkelen:
- micro-macromodellen gebaseerd op de kennis van de fysische vervormingmechanismen op nanometer of micrometer-schaal;
- fenomenologische modellen die "te zoeken" parameters bevatten. De "inverse modelleringmethode" zal eveneens gebruikt worden om deze waarden te vinden.
Deze modellen zullen geïmplementeerd worden in elasto-plastische eindige-elementen-modellen voor de simulatie van plastische vormgevingsprocessen. Deze modellen zullen gevalideerd worden door hun resultaten te vergelijken met experimentele waarnemingen.
