AHSS: Development of Novel Finite Element Simulation Tools that Implement Crystal Plasticity Constitutive Theories Using an Efficient Spectral Framework

AHSS:开发新型有限元仿真工具,使用高效的谱框架实现晶体塑性本构理论

基本信息

  • 批准号:
    1341888
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-12-31 至 2014-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Predictive tools used in simulating wrought alloy manufacturing processes and final product performance predominantly employ phenomenological constitutive theories. Such models are proving inadequate for various applications. On the other hand, physics based crystal plasticity models have enjoyed remarkable success in predicting anisotropic mechanical response and the concurrent evolution of the underlying crystallographic texture in finite plastic deformation of several polycrystalline metals. However, these tools are extremely computationally expensive. It is proposed to develop spectral crystal plasticity based finite element tools for simulating deformation processing operations and mechanical performance of Advanced High Strength Steels (AHSS) with computational times that are comparable to the tools currently used by the industry. AHSS represent a broad class of steels with dramatic improvements in properties over traditional steels. The proposed collaboration with two major industries will ensure that the tools developed will be rapidly adopted into the commercial environment. The proposed interdisciplinary research cuts across materials science, mechanical engineering and applied mathematics and will contribute significantly to the development of skilled human resources in critical science and technology fields. Furthermore, funding for this proposal will positively impact the initiatives already underway at Drexel University to ensure inclusion of traditionally under-represented minorities and women in engineering.
用于模拟变形合金制造工艺和最终产品性能的预测工具主要采用现象学本构理论。事实证明,此类模型不足以满足各种应用的需要。另一方面,基于物理的晶体塑性模型在预测各向异性机械响应以及几种多晶金属有限塑性变形中基础晶体织构的并发演化方面取得了显着的成功。然而,这些工具的计算成本极其昂贵。建议开发基于光谱晶体塑性的有限元工具,用于模拟先进高强度钢(AHSS)的变形加工操作和机械性能,其计算时间与行业目前使用的工具相当。 AHSS 代表了一大类钢材,其性能比传统钢材有了显着改善。拟议与两个主要行业的合作将确保所开发的工具将迅速采用到商业环境中。拟议的跨学科研究涵盖材料科学、机械工程和应用数学,将为关键科学和技术领域熟练人力资源的发展做出重大贡献。此外,该提案的资助将对德雷塞尔大学已经开展的举措产生积极影响,以确保传统上代表性不足的少数族裔和女性参与工程领域。

项目成果

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