Predicting plastic flow and irradiation hardening of iron single crystal with mechanism-based continuum dislocation dynamics

Li, Dongsheng; Zbib, Hussein M.; X, Sun; Khaleel, Mohammad A.

doi:10.1016/j.ijplas.2013.01.015

Cited by 106 publications

(61 citation statements)

References 59 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…In stark contrast with these approaches which emphasize on individual atoms or dislocation segments, a number of researchers have advocated the use of a modeling strategy that focuses on dislocation density (Walgraef and Aifantis, 1985;Groma, 1997;Acharya, 2001;Arsenlis et al, 2004;Zhou and Sun, 2004;Evers et al, 2004;Yefimov and Van der Giessen, 2005;Pontes et al, 2006;Ma et al, 2006;Hochrainer et al, 2007;Lee et al, 2010;Watanabe et al, 2010;Alankar et al, 2011;Hirschberger et al, 2011;Bargmann et al, 2011;Liu et al, 2011;Shanthraj and Zikry, 2012;Engels et al, 2012;Aghababaei and Joshi, 2013;Li et al, 2014). Unlike DDD which becomes handicapped at high strains, such a strategy would be well suited for large-strain problems with high quantities of dislocations, since any amount of dislocations can still be represented a dislocation density.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A new dislocation-density-function dynamics scheme for computational crystal plasticity by explicit consideration of dislocation elastic interactions

Leung

Cheng

et al. 2015

International Journal of Plasticity

View full text Add to dashboard Cite

a b s t r a c tCurrent strategies of computational crystal plasticity that focus on individual atoms or dislocations are impractical for real-scale, large-strain problems even with today's computing power. Dislocation-density based approaches are a way forward but a critical issue to address is a realistic description of the interactions between dislocations. In this paper, a new scheme for computational dynamics of dislocation-density functions is proposed, which takes full consideration of the mutual elastic interactions between dislocations based on the Hirth-Lothe formulation. Other features considered include (i) the continuity nature of the movements of dislocation densities, (ii) forest hardening, (iii) generation according to high spatial gradients in dislocation densities, and (iv) annihilation. Numerical implementation by the finite-volume method, which is well suited for flow problems with high gradients, is discussed. Numerical examples performed for a single-crystal aluminum model show typical strength anisotropy behavior comparable to experimental observations. Furthermore, a detailed case study on small-scale crystal plasticity successfully captures a number of key experimental features, including power-law relation between strength and size, low dislocation storage and jerky deformation.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A new dislocation-density-function dynamics scheme for computational crystal plasticity by explicit consideration of dislocation elastic interactions

Leung

Cheng

et al. 2015

International Journal of Plasticity

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Во многих моделях использу-ется разделение дислокаций на различные типы (мобильные -иммобильные [34,41,42,43,44,68,76,98,99], статистически накопленные и геометрически необходимые [95]). …”

Section: исследования пластической деформации твердых тел на основе дunclassified

“…Модель дислокационной динамики для описания поведения монокристаллов α-Fe и сплавов Fe-Ni, Fe-Cr, основанная на построении системы эволюционных уравнений для плотностей различных типов дислокаций, представлена в работе [76].Основным источни-ком дислокаций полагаются источники Франка-Рида, представленные в виде конечных дислокационных сегментов; общая плотность дислокаций разделяется на мобильные и иммобильные. В рамках дислокационного подхода подвижность винтовых дислокаций относительно краевых дислокации считается незначительной.…”

Section: исследования пластической деформации твердых тел на основе дunclassified

“…В статье [41] рассматривается модификация ранее предложенной авторами модели [42,76] для описания поведения поликристаллов от микро-до макромасштабов. Скорость сдвига и упрочнение кристалла рассчитываются исходя из скорости движения дислока-ций и скоростей их реакций.…”

Section: исследования пластической деформации твердых тел на основе дunclassified

See 1 more Smart Citation

Serrated Yielding: Crystal Viscoplastic Models

2017

PNRPU MB

View full text Add to dashboard Cite

Трусов П.В., Чечулина Е.А. Прерывистая текучесть: модели, основанные на физических теориях пластичности // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2017. -№ 1. -С. 134-163. DOI: 10.15593/perm.mech/2017. Прерывистая текучесть как проявление неустойчивости пластического дефор-мирования обнаруживается в ряде металлов и сплавов в определенных диапазо-нах скоростей деформации и температур при различных нагружениях. Процессы неупругого деформирования и свойства поликристаллических материалов на мак-роуровне, как показывают многочисленные экспериментальные и теоретические исследования, существенным образом определяются состоянием эволюциони-рующей мезо-и микроструктуры материала. Для описания пластической неустой-чивости необходимо создание математических моделей, позволяющих учитывать самоорганизацию микроструктурных процессов, которые в конечном счете могут привести к спонтанному появлению локализации деформации.В статье (Трусов П.В., Чечулина Е.А. Прерывистая текучесть: физические механиз-мы, экспериментальные данные, макрофеноменологические модели // Вестник ПНИПУ. Механика. 2014. № 3. С. 186-232) был представлен краткий обзор работ, посвященных описанию физических механизмов и экспериментальных исследований прерывистой пластичности, рассмотрены также наиболее известные макрофеноменологические моде-ли. Однако для корректного описания пластической деформации и ее неоднородности, для учета наиболее значимых реальных физических механизмов, определяющих её и сопутствующих ей, необходимо изучать поведение материала на более низких, чем мак-роуровень, масштабных уровнях. Пластическая деформация обусловлена неоднородным (во времени и пространстве) движением элементарных носителей пластической дефор-мации -дислокаций. Дислокации и барьеры дислокационной (Ломера-Коттрелла, иммо-бильные дислокации) и недислокационной природы (облака примесных атомов, твердых частиц, выделений вторичной фазы и т.д.) позволяют описывать многоуровневые модели на мезо-и микроуровне.В настоящей статье предлагается краткий обзор теоретических работ, осно-ванных на физических теориях пластичности, посвященных описанию особенно-стей деформирования сплавов в температурно-скоростных диапазонах, в которых существенное влияние на поведение материалов оказывают диффузионные про-цессы. Особое внимание уделено описанию эффекта Портевена-Ле Шателье (ПЛШ), возникновение которого большинство авторов связывают с взаимодействи-ем дислокаций с атмосферами примесных атомов. © ПНИПУ Ключевые слова:обзор, эффект Портевена-Ле Шателье, прерывистая текучесть, деформационное старение, отрицательная чувствительность к скорости деформации, неустойчивость, конститутивные модели, многоуровневые модели, модели, основанные на физических теориях вязкопластичности, дислокационные модели.

show abstract

“…Several coupling attempts have also been made by many researchers to understand the multiscale nature of deformation process. Such attempts include either coupling Discrete Dislocation Dynamics (DDD) to the crystal plasticity framework [26][27][28][29], molecular dynamics to discrete dislocation dynamics [30,31] or molecular dynamics to finite element method [32][33][34]. An attempt to combine all the three length scales was made by Groh et al [35] and Chang et al [36].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Multiscale modeling of plasticity in a copper single crystal deformed at high strain rates

Chandra

Samal

Chavan

et al. 2015

Plasticity and Mechanics of Defects

View full text Add to dashboard Cite

A hierarchical multiscale modeling approach is presented to predict the mechanical response of dynamically deformed (1100 s −1 −4500 s −1 ) copper single crystal in two different crystallographic orientations. An attempt has been made to bridge the gap between nano-, micro-and meso-scales. In view of this, Molecular Dynamics (MD) simulations at nanoscale are performed to quantify the drag coefficient for dislocations which has been exploited in Dislocation Dynamics (DD) regime at the microscale. Discrete dislocation dynamics simulations are then performed to calculate the hardening parameters required by the physics based Crystal Plasticity (CP) model at the mesoscale. The crystal plasticity model employed is based on thermally activated theory for plastic flow. Crystal plasticity simulations are performed to quantify the mechanical response of the copper single crystal in terms of stressstrain curves and shape changes under dynamic loading. The deformation response obtained from CP simulations is in good agreement with the experimental data.

show abstract

Predicting plastic flow and irradiation hardening of iron single crystal with mechanism-based continuum dislocation dynamics

Cited by 106 publications

References 59 publications

A new dislocation-density-function dynamics scheme for computational crystal plasticity by explicit consideration of dislocation elastic interactions

A new dislocation-density-function dynamics scheme for computational crystal plasticity by explicit consideration of dislocation elastic interactions

Serrated Yielding: Crystal Viscoplastic Models

Multiscale modeling of plasticity in a copper single crystal deformed at high strain rates

Contact Info

Product

Resources

About