Two scales discrete-continuum approach to dislocation dynamics
Project goals
In the proposed two scale model at a local scale the plastic response in each time step will be averaged over a number of dislocation configurations evaluated simultaneously by the method of discrete dislocation dynamics (DDD). The response in a form of a eigenstrain will serve an input at the global scale. The stress evaluated there by the finite element method (FEM) represents the mean field employed as an input at the local scale. The most critical step will be a proper choice of a representative volume for averaging of the eigenstrain. As a pilot project the proposed new method will be applied in evaluation of dynamics of persistent slip bands (PSB). At the local scale DDD will be employed to model the glide dislocations and dipole dislocation loops activity in the inner structure of the band. The gliding dislocations will be modeled as flexible lines approximated by a moving polygons. Our preliminary results indicate that 5 to 10 representative volumes used for averaging could provide a sufficient accuracy. The results can be compared with rich database of experimental data.
Keywords
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 15 (SGA02012GA-ST)
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
P108-12-1463
Alternative language
Project name in Czech
Dvouúrovňová diskrétně-spojitá dislokační dynamika
Annotation in Czech
V navrhovaném dvouúrovňovém modelu v lokálním měřítku bude v každém časovém kroku plastická odezva zprůměrňována přes několik dislokačních konfigurací současně vypočítávaných metodou diskrétní dislokační dynamiky (DDD). Odezva ve formě eigenstrain bude použita jako vstup pro globální úroveň. Napětí vypočítané na této úrovni metodou konečných prvků (FEM) představuje průměrné pole, které se použije jako vstup na lokální úroveň. Nejkritičtější krok je vhodná volba reprezentačního objemu, kde bude provedeno průměrování eigenstrain. Jako pilotní projekt bude navržená metoda aplikována na dynamiku persistentních smykových pásů (PSB). Na lokální úrovni bude použita DDD na modelování pohybu dislokací a dislokačních smyček ve vnitřní struktuře pásu. Dislokace budou modelovány jako ohebné čáry aproximované jako pohyblivé mnohoúhelníky. Naše předběžné výsledky ukazují, že 5 až 10 reprezentačních objemů užitých při průměrování by mohlo zaručit dostatečnou přesnost. Výsledky simulace lze porovnat s bohatou databázi experimentálních výsledků.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
JG - Metallurgy, metal materials
CEP - secondary branch
JL - Fatigue and fracture mechanics
CEP - another secondary branch
BM - Solid-state physics and magnetism
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
20306 - Audio engineering, reliability analysis
20501 - Materials engineering
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The discrete dislocation modeling (DDM) was substantially improved. A new two-scale model coupling DDM and finite element method (FEM) has been proposed. This approach has been applied to cyclically strained metals (saturation stress level) and to interaction of dislocations with obstacles. Results of modeling obtained led to deeper understanding of cross-slip mechanisms.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2012
Realization period - end
Dec 31, 2015
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Mar 26, 2015
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP16-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Sep 25, 2017
Finance
Total approved costs
3,220 thou. CZK
Public financial support
3,220 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
3 220 CZK thou.
Public support
3 220 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JG - Metallurgy, metal materials
Solution period
01. 01. 2012 - 31. 12. 2015