پیش‎بینی رفتار ماکرومکانیکی فولادهای دوفازی با استفاده از مدل‎سازی میکرومکانیکی ریزساختار واقعی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد ، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 دانشگاه علم و صنعت ایران

3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله رفتار ماکرومکانیکی فولادهای دوفازی با استفاده از مدل‎سازی میکرومکانیکی پیش‎بینی شده است. به منظور ساخت فولاد دوفازی با درصدهای مختلف فاز مارتنزیت، فولاد C-Mn تحت عملیات‎ حرارتی مختلف قرار گرفته و سپس در آب کوئنچ شده است. پس از آن با استفاده از متالوگرافی و تصویربرداری میکروسکوپ نوری، ریز ساختارهای واقعی فولادهای دوفازی بدست آمده‎ است. با استفاده از کد پردازش تصویر نوشته شده در نرم‎افزار Matlab ریز ساختار‎های واقعی پردازش شده و سپس با استفاده از کد اجزا محدود نوشته شده در نرم‎افزار Ansys، سلول واحد دو بعدی مدل شده است. در ادامه، با استفاده از تئوری نابجایی و ترکیب شیمیایی موضعی فازهای فریت و مارتنزیت، منحنی تنش-کرنش واقعی این فازها استخراج شده است. نتایج مدل‎سازی میکرومکانیکی دو بعدی سلول واحد با شرایط مرزی پریودیک تحت بارگذاری کشش تک محوره انجام شده با نتایج آزمایش تجربی مقایسه شده است. در این بررسی نشان داده می‎شود که مدل میکرومکانیکی دوبعدی در درصد فاز مارتنزیت‎های پایین قابلیت پیش‏بینی استحکام و رفتار نرم‎شوندگی فولادهای دوفازی را دارد. علاوه بر آن از مدل میکرومکانیکی دوبعدی به منظور ارزیابی پیشرفت موضعی شدن کرنش نیز می‏توان استفاده نمود.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Rashid M.S (1976) GM 980 X- A Unique High Strength Sheet Steel with Superior Formability. SAE Technical Paper 760206, Soc Auto Eng Cong, Detroit: 938–949.

[2] Kim NJ, Nakagawa AH, Nakagawa AH (1986) Effective grain size of dual-phase steel. Mat Sci and Eng 83(1): 145-149.

[3] Tarigopula V, Hopperstad O, Langseth M, Clausen A (2008) Elastic-plastic behaviour of dual-phase, high-strength steel under strain-path changes. Euro J of Mech-A/Solids 27(5):764-782.

[4] Luo M, Wierzbicki T (2010) Numerical failure analysis of a stretch-bending test on dual-phase steel sheets using a phenomenological fracture model. Int J of Solids and Structures 47(22): 3084-3102.

[5] Qin J, Chen R, Wen X, Lin Y, Liang M, Lu F (2013) Mechanical behaviour of dual-phase high-strength steel under high strain rate tensile loading. Mat Sci Eng: A 586: 62-70.

[6] Cadoni E, Dotta M, Forni D, Tesio N, Albertini C (2013) Mechanical behaviour of quenched and self-tempered reinforcing steel in tension under high strain rate. Mat Des 49: 657-66.

[7] Paul SK, (2012) Micromechanics based modeling of Dual Phase steels: Prediction of ductility and failure modes. Comput Mater Sci 56:34-42.

[8] Sun X, Choi KS, Liu WN, Khaleel MA (2009) Predicting failure modes and ductility of dual phase steels using plastic strain localization. Int J Plast 25(10):1888-1909.

[9] Al-Abbasi F, Nemes J (2003) Micromechanical modeling of dual phase steels. Int J Mech Sci 45(9): 1449-1465.

[10]  Kadkhodapour J, Schmauder S, Raabe D, Ziaei-Rad S, Weber U, Calcagnotto M (2011) Experimental and numerical study on geometrically necessary dislocations and non-homogeneous mechanical properties of the ferrite phase in dual phase steels. Acta Mat 59(11): 4387-4394.

[11]  Ramazani A, Mukherjee K, Prahl U, Bleck W (2012) Modelling the effect of microstructural banding on the flow curve behaviour of dual-phase (DP) steels. Comput Mater Sci 52(1): 46-54.

[12]  Calcagnotto M, Adachi Y, Ponge D, Raabe D (2011) Deformation and fracture mechanisms in fine-and ultrafine-grained ferrite/martensite dual-phase steels and the effect of aging. Acta Mat 59(2): 658-670.

[13]  Anazadeh Sayed A, Kheirandish S (2012) Affect of the tempering temperature on the microstructure and mechanical properties of dual phase steels. Mat sci eng:A 532: 21-25.

[14] Ludwik P (1909) Elemente der technologischen Mechanik: J. Springer. USA, 32.

[15]  Böhm HJ (1998) A short introduction to basic aspects of continuum micromechanics. Vienna Uni Tech. Cdl-fmd Report 3.

[16]  Rodriguez RM, Gutiérrez I (2003) Unified formulation to predict the tensile curves of steels with different microstructures. Mat Sci Forum 426-432: 4525-4530.

[17]  Sodjit S, Uthaisangsuk V (2012) Microstructure based prediction of strain hardening behavior of dual phase steels. Mat Des 41: 370-379.

[18] خیراندیش ش، اسدی اسدآباد م (1392) فولادهای دوفازی. انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران.