docSpis treści - Wydawnictwo AGH
download 
Reklamacja Transkrypt
Spis treści - Wydawnictwo AGH
Spis treci Przedmowa ........................................................................................................ 9 Czêæ pierwsza. Podstawy frontalnych automatów komórkowych ........... 11 1. Wstêp ................................................................................................................. 1.1. Rys historyczny ........................................................................................... 1.2. Klasyfikacja automatów ............................................................................. 1.3. Automaty komórkowe a modelowanie zjawisk mikrostrukturalnych ...... 1.4. Automaty komórkowe a problemy zwi¹zane z ich stosowaniem ............. 13 14 18 21 23 2. Algorytmy rozrostu ziarna .............................................................................. 2.1. Klasyczny algorytm rozrostu ziarna .......................................................... 2.2. Algorytm rozrostu ziarna z zastosowaniem losowych regu³ .................... 2.3. Algorytm rozrostu ziarna ze sterowaniem prêdkoci rozrostu ................. 2.4. Izotropia przestrzeni ................................................................................... 2.4.1. Algorytm dla niezmiennych warunków rozrostu ziarna ................ 2.4.2. Algorytm uwzglêdniaj¹cy zmienn¹ prêdkoæ rozrostu .................. 2.4.3. Algorytm uwzglêdniaj¹cy odkszta³cenie lub dowolny kszta³t komórek .......................................................... 2.4.4. Zmodyfikowany algorytm do wyznaczenia czasu przejcia ........... 2.5. Sterowanie kszta³tem rosn¹cego ziarna ..................................................... 2.5.1. Globalne i lokalne wspó³rzêdne ziarna ........................................... 2.5.2. Algorytm rozrostu ziarna w kszta³cie kuli ...................................... 2.5.3. Algorytm rozrostu ziarna w kszta³cie elipsoidy ............................. 2.5.4. Algorytm rozrostu ziarna w kszta³cie prostopad³ocianu .............. 2.5.5. Algorytm rozrostu ziarna w kszta³cie omiocianu ........................ 2.5.6. Algorytm rozrostu ziarna w kszta³cie walca ................................... 29 29 34 38 41 42 44 3. Warunki brzegowe i reorganizacja przestrzeni komórkowej ..................... 3.1. Wymagania stawiane warunkom brzegowym ........................................... 3.2. Warunki brzegowe przy sta³ej topologii automatów komórkowych ........................................ 64 64 48 52 54 54 57 57 59 61 62 66 3 3.3. Warunki brzegowe przy zmiennej topologii automatów komórkowych .................................. 3.3.1. Odrzucenie po³owy modelowej przestrzeni (halving) ................... 3.3.2. Przecinanie i sk³adanie przestrzeni (cutting and bonding) ............ 3.3.3. Podwojenie przestrzeni .................................................................... 3.3.4. Wyprostowanie przestrzeni automatów komórkowych ................. 3.4. Wskazówki do wyboru warunków brzegowych ........................................ 75 76 80 83 84 85 4. Opracowanie i zastosowanie frontalnych automatów komórkowych ....... 4.1. Konwencjonalne automaty komórkowe .................................................... 4.2. Frontalne automaty komórkowe ................................................................ 4.3. Przyk³ady oszacowañ nak³adów obliczeniowych ..................................... 4.4. Uniwersalny frontalny automat komórkowy ............................................. 87 87 89 94 95 5. Przygotowanie danych do tworzenia siatki metody elementów skoñczonych ..................................................................... 5.1. Zasady przygotowania danych ................................................................... 5.1.1. Wczytywanie informacji o mikrostrukturze ................................... 5.1.2. Sprawdzenie ci¹g³oci ziaren .......................................................... 5.1.3. Eliminacja zbyt drobnych ziaren ..................................................... 5.1.4. Stworzenie listy komórek le¿¹cych na granicach ziaren ................ 5.1.5. Lista p³aszczyzn styku ziaren .......................................................... 5.1.6. Uporz¹dkowanie cianek komórek na powierzchni styku dwóch ziaren, sprawdzenie ich ci¹g³oci i wyznaczenie konturu ka¿dej p³aszczyzny .................................... 5.1.7. Stworzenie listy linii dla ka¿dej p³aszczyzny ................................. 5.1.8. Stworzenie listy wszystkich linii ..................................................... 5.1.9. Algorytm sprawdzania linii ............................................................. 5.1.10. Stworzenie i wype³nienie listy linii dla ka¿dego ziarna .............. 5.1.11. Stworzenie i wype³nienie listy wierzcho³ków .............................. 5.1.12. Stworzenie i wype³nienie listy wierzcho³ków dla ka¿dej p³aszczyzny i ziarna oraz list p³aszczyzn i ziaren dla ka¿dego wierzcho³ka ................ 5.1.13. Zapisywanie wyników do plików ................................................. 5.2. Przyk³ady siatek MES ................................................................................ 101 101 103 103 106 106 106 107 108 109 109 111 111 112 112 114 Czêæ druga. Modelowanie zjawisk mikrostrukturalnych .......................... 115 6. Modelowanie pocz¹tkowej mikrostruktury o zadanych parametrach ...... 117 6.1. Zasady i struktura modelu kszta³towania pocz¹tkowej mikrostruktury ....................................................................... 117 6.2. Wybór, okrelenie warunków symulacji i symulacja ................................ 118 4 6.3. Uzyskanie mikrostruktury o zadanym rozk³adzie wielkoci ziaren ......... 6.3.1. Przedstawienie rozk³adu teoretycznego w postaci szeregu rozdzielczego ..................................................... 6.3.2. Wyznaczenie liczby ziaren, reprezentatywnej objêtoci modelowej, sprawdzenie rozmiarów przestrzeni komórkowej .......................... 6.3.3. Zadanie warunków zarodkowania .................................................. 6.3.4. Modelowanie mikrostruktury i wyznaczenie empirycznego rozk³adu wielkoci ziarna ............... 6.3.5. Porównanie rozk³adu empirycznego z teoretycznym, wyznaczenie b³êdu dopasowania .................................................... 6.3.6. Sprawdzenie kryterium dopasowania i korekta warunków zarodkowania ................................................. 6.3.7. Obliczenia koñcowe prêdkoci zarodkowania oraz modelowanie sprawdzaj¹ce ..................................................... 6.3.8. Okrelenie warunków zarodkowania .............................................. 6.4. Przyk³ad symulacji mikrostruktury i wyniki ............................................. 6.5. Orientacja krystalograficzna ziaren ........................................................... 6.5.1. Dopasowanie rozk³adu i orientacja ziaren ...................................... 6.5.2. Dopasowanie rozk³adu k¹ta dezorientacji granic ziaren ................ 6.5.3. Dopasowanie rozk³adu oraz orientacja ziaren i k¹ta dezorientacji granic ............................................................... 7. Krzepniêcie ........................................................................................................ 7.1. Model FCA do modelowania makrostruktury podczas krzepniêcia ......... 7.2. Za³o¿enia wstêpne ...................................................................................... 7.3. Modelowanie zjawiska zmiany stanu skupienia materia³u (krystalizacja) ............................................................................................. Uwzglêdnienie pola temperatury podczas modelowania krzepniêcia ...... 7.4. Opis modu³u FCA ....................................................................................... 7.5. Wyniki modelowania .................................................................................. 7.5.1. Modelowanie wlewków za pomoc¹ FCA o du¿ej liczbie komórek .................................................................. 7.5.2. Wyznaczenie parametrów zarodkowania ........................................ Modyfikacji programu FCA ............................................................ 7.6. Weryfikacja modelu i jego optymalizacja ze wzglêdu na nak³ady obliczeniowe ........................................................ 8. Rekrystalizacja ................................................................................................. 8.1. Rozwój metod badania i modelowania rekrystalizacji .............................. 8.2. G³ówne za³o¿enia do modelowania rekrystalizacji ................................... 8.3. Podstawowe modele ................................................................................... 8.3.1. Rozwój dyslokacji ........................................................................... 126 126 127 128 128 129 130 133 134 137 142 142 143 145 146 146 149 151 157 159 161 161 166 168 173 183 183 187 188 188 5 8.3.2. Naprê¿enie uplastyczniaj¹ce ........................................................... 8.3.3. Zarodkowanie .................................................................................. 8.3.4. Rozrost ziaren .................................................................................. Kinetyka rekrystalizacji .............................................................................. 8.4.1. Warunki brzegowe ........................................................................... 8.4.2. Wymiar przestrzeni .......................................................................... 8.4.3. Kszta³t ziaren ................................................................................... Rekrystalizacja statyczna ........................................................................... 8.5.1. Zarodkowanie przy rekrystalizacji statycznej ................................ 8.5.2. Kinetyka rekrystalizacji statycznej ................................................. Rekrystalizacja dynamiczna ....................................................................... 8.6.1. Zarodkowanie i rozrost ziaren ......................................................... 8.6.2. Uwzglêdnienie geometrii odkszta³cenia ......................................... 8.6.3. Naprê¿enie uplastyczniaj¹ce ........................................................... 8.6.4. Rekrystalizacja metadynamiczna .................................................... Wielkoæ ziarna .......................................................................................... Kierunki dalszych badañ rekrystalizacji .................................................... 190 191 194 197 197 198 202 204 204 208 214 215 217 219 223 224 228 9. Przemiany fazowe w stanie sta³ym ................................................................. 9.1. Podstawowe wiadomoci o przemianach fazowych w stali ...................... 9.2. Modelowanie przemian fazowych ............................................................. 9.3. Model przemian fazowych ......................................................................... 9.4. Wyniki modelowania wstêpnego ............................................................... 230 230 233 236 239 10. Rozdrobnienie mikrostruktury ....................................................................... 10.1. Materia³y drobnoziarniste ........................................................................ 10.2. Model rozwoju mikrostruktury i w³asnoci mechanicznych materia³ów silnie rozdrobnionych ............. 10.2.1. Modele oparte o metodê elementów skoñczonych: MES I i MES II ............................................................................ 10.2.2. Automaty komórkowe ................................................................. 10.2.3. Zastosowanie teorii plastycznoci kryszta³ów ........................... 10.2.4. Naprê¿enie uplastyczniaj¹ce ....................................................... 10.2.5. Model oparty o metodê elementów dyskretnych ....................... 10.3. Modele automatów komórkowych .......................................................... 10.3.1. Model I ......................................................................................... 10.3.2. Model II ....................................................................................... 10.3.3. Model III ...................................................................................... 10.4. Weryfikacja parametrów automatów komórkowych .............................. 10.5. Zastosowanie opracowanego modelu do przeprowadzenia testowych obliczeñ ................................................. 10.5.1. Walcowanie pakietowe ................................................................ 10.5.2. Symulacja procesu MAXStrain® ................................................ 243 243 8.4. 8.5. 8.6. 8.7. 8.8. 6 246 247 247 248 249 249 249 250 255 255 256 257 257 263 11. Przyk³ady zastosowania frontalnych automatów komórkowych do modelowania mikrostruktury w procesie walcowania ........................... 11.1. Procesy wieloetapowego odkszta³cenia (walcowanie w wykrojach) ...................................................................... 11.1.1. Warunki symulacji ....................................................................... 11.1.2. Charakterystyka materia³u .......................................................... 11.1.3. Wyniki modelowania MES ......................................................... 11.1.4. Modelowanie rozwoju mikrostruktury ....................................... 11.2. Walcowanie wyrobów p³askich ............................................................... 11.2.1. Dane wejciowe ........................................................................... 11.2.2. Wyniki symulacji ......................................................................... Podsumowanie czêci drugiej. Analiza wyników badañ teoretycznych .......... 266 267 268 269 269 271 278 279 280 285 Czêæ trzecia. Praktyczny kurs automatów komórkowych ........................ 289 Æwiczenia laboratoryjne 1. Automaty komórkowe. Podstawowe pojêcia. Jednowymiarowe CA. Lokalne regu³y .............................................................. Æwiczenia laboratoryjne 2. Jednowymiarowe CA. Synchroniczne i asynchroniczne CA ................................................................. Æwiczenia laboratoryjne 3. Dwuwymiarowe CA ............................................. Æwiczenia laboratoryjne 4. Otoczenie (S¹siedztwo) ........................................ Æwiczenia laboratoryjne 5. Sterowanie prêdkoci¹ rozrostu. Izotropia przestrzeni ........................................................................................... Æwiczenia laboratoryjne 6. Frontalne automaty komórkowe ........................... Æwiczenia laboratoryjne 7. Kszta³t ziaren. Prostok¹t ....................................... Æwiczenia laboratoryjne 8. Pocz¹tkowa mikrostruktura .................................. Æwiczenia laboratoryjne 9. Granice ziaren. Warunki brzegowe ...................... Æwiczenia laboratoryjne 10. Otwarte warunki brzegowe. Krok czasowy ....... Æwiczenia laboratoryjne 11. Rozwój mikrostruktury. Przemiana fazowa ....... 293 297 302 308 312 316 321 324 326 329 333 Literatura .......................................................................................................... 335 7
