Az ELTE Informatikai Kar, Savaria Műszaki Intézet oktatói Bátorfi János György, Dr. Fenyvesi Dániel és Prof. Dr. Sidor Jurij mutatták be kutatásaikat és tudománynépszerűsítő tevékenységüket, amelyről részletesen itt olvashatnak:
Cím: Rideg szemcsék hatása az alakváltozás eloszlására
Szerzők: Bátorfi János György, Dr. Fenyvesi Dániel, Prof. Dr. Sidor Jurij
Az azonos tulajdonságú, de eltérő szemcseméretű anyagok deformációs viszonyait az anyagtudomány területén végzett kutatásokkal már részletesen leírták, így az anyagok képlékenyalakítással történő gyártási megmunkásának elméleti hátterét biztosítva. Azonban a különböző keménységű szemcsékből felépülő anyag deformációs viszonyainak elemzése egy folyamatosan kutatott terület. Fontos terület a képlékenyen deformálódó alapanyagba beágyazott kemény szemcse hatása, az egyszerűbb modellek gömb alakú szemcsék hatásának leírására alkalmazhatók. Munkánkban 1-1 különböző alakkal rendelkező ellipszoid vagy csúcsos ellipszoidok (közel téglatest) alakú szemcse környezetében lezajló deformációt elemeztük síkbeli összenyomás-nyújtás kombinációján keresztül, az általános képlékeny mechanikai modellek felhasználásával, gyorsan számítható analitikus áramvonal alapú megközelítést alkalmazva. A vizsgálat alapján megállapítottuk, hogy a szemcse környezetében kismértékben deformálódó árnyékolt zónák, és koncentrálódó zónák is kialakulnak. Ezen zónák elhelyezkedése és a bennük jellemző egyenértékű alakváltozás nagysága jelentősen függ a szemcse alakján és a csúcsosság mértékén. Egy modellezési példa, 3:1:1 arányú ellipszoid szemcse környezetére, 75%-os vastagságcsökkenést követően a mellékelt ábrán látható. A fő terhelési síkban (X-Y) a legnagyobb alakváltozás a tengelyek közötti szögben helyezkedik el. Hasonló, de kisebb kiterjedésű koncentrált zóna figyelhető meg a ZX síkon, a legkisebb kiterjedésű zóna az Y-Z síkon jellemző. A szemcsétől távolodva az alakváltozás lecsengése megközelítőleg egy hiperbolikus függvény szerint történik, a széles körben alkalmazott feltételezésekkel megegyezően. A modell helyességét mérési eredményekkel, hasonló geometriákon végrehajtott végeselemes szimulációkkal (Calculix) és már rendelkezésre álló modellekkel való összehasonlítással igazoltuk. A vizsgálat általános, hatványfüggvénnyel leírható képlékenységű alapanyagra történt, de a benne bemutatott elvek tetszőleges anyagokra is alkalmazhatók, amint az a felhasznált alumíniumra vonatkozó mérési eredmények alapján belátható. A széles körben vizsgált gömb alakú szemcsére vonatkozó eredmények jól egyeznek az irodalmi forrásokban fellelhető mérési és modellezési eredményekkel, hasonlóan a deformált zóna alakváltozási értékkel való összefüggése is megegyezik a korábbi eredményekkel. A jelen vizsgálatban kidolgozott modell nagy előnye a referenciaként is alkalmazott végeselemes szimulációhoz képest, hogy a számítási idő a választott hálómérettől függően 2 óráról akár pár másodpercre is csökkenhet, emellett az eredmények pontossága nem függ az elemméret nagyságától. A modell hosszútávú alkalmazási lehetősége, hogy az alakváltozás meghatározása mellett, az újrakristályosodás modellezéséhez bemenő adatként alkalmazható a meghatározott energiaeloszlás.
A Kulturális és Innovációs Minisztérium EKÖP-25 kódszámú Egyetemi Kiválósági Ösztöndíj Programjának a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapból finanszírozott szakmai támogatásával készült.
Linkek:
Anyagtudomány labor
Források:
C. Schäfer, J. Song, G. Gottstein, Modeling of texture evolution in the deformation zone of second-phase particles, Acta Materialia 57 (2009) 1026–1034. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2008.10.052.
P. Van Houtte, Heterogeneity of plastic strain around an ellipsoidal inclusion in an ideal plastic matrix, Acta Metallurgica et Materialia 43 (1995) 2859–2879. https://doi.org/10.1016/0956-7151(94)00479-2.
J.J. Sidor, K. Decroos, R.H. Petrov, L.A.I. Kestens, Evolution of recrystallization textures in particle containing Al alloys after various rolling reductions: Experimental study and modeling, International Journal of Plasticity 66 (2015) 119–137. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2014.08.009.
J.D. Eshelby, The determination of the elastic field of an ellipsoidal inclusion, and related problems, Proc. R. Soc. Lond. A 241 (1957) 376–396. https://doi.org/10.1098/rspa.1957.0133.
J.J. Sidor, K. Decroos, R.H. Petrov, L.A.I. Kestens, Particle Stimulated Nucleation in Severely Deformed Aluminum Alloys, MSF 706–709 (2012) 389–394. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.706-709.389.