Mesoscale simulations of discrete defects in metals provide an ideal framework to investigate the micro-scale mechanisms governing the plastic deformation under high thermal and mechanical loading conditions. To bridge size and time-scale while limiting computational effort, typically the concept of representative volume elements (RVEs) is employed. This approach considers the microstructure evolution in a volume that is representative of the overall material behavior. However, in settings with complex thermal and mechanical loading histories careful consideration of the impact of modeling constraints in terms of time scale and simulation domain on predicted results is required. We address the representation of heterogeneous dislocation structure formation in simulation volumes using the example of residual stress formation during cool-down of laser powder-bed fusion (LPBF) of AISI 316L stainless steel. This is achieved by a series of large-scale three-dimensional discrete dislocation dynamics (DDD) simulations assisted by thermo-mechanical finite element modeling of the LPBF process. Our results show that insufficient size of periodic simulation domains can result in dislocation patterns that reflect the boundaries of the primary cell. More pronounced dislocation interaction observed for larger domains highlight the significance of simulation domain constraints for predicting mechanical properties. We formulate criteria that characterize representative volume elements by capturing the conformity of the dislocation structure to the bulk material. This work provides a basis for future investigations of heterogeneous microstructure formation in mesoscale simulations of bulk material behavior.


翻译:金属中离散缺陷的介观模拟为研究高力热载荷条件下塑性变形的微观机制提供了理想框架。为在限制计算代价的同时跨越尺寸与时间尺度,通常采用代表性体积单元概念。该方法考虑整体材料行为代表性体积内的微观结构演化。然而,在具有复杂热力加载历史的环境中,需仔细审视时间尺度与模拟域等建模约束对预测结果的影响。我们以AISI 316L不锈钢激光粉末床熔融冷却过程中残余应力形成为例,研究模拟体积内异质位错结构形成的表征。通过大规模三维离散位错动力学模拟结合LPBF工艺的热力有限元建模实现。结果表明:周期性模拟域尺寸不足可能导致位错图案反映主胞边界;较大模拟域中更显著的位错交互作用凸显了模拟域约束对力学性能预测的重要性。我们通过捕捉位错结构与基体材料的符合度,制定了表征代表性体积单元的标准。该工作为未来研究块体材料介观模拟中异质微观结构形成奠定了基础。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月28日
VIP会员
最新内容
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员