elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

A multiphase-field approach to small strain crystal plasticity accounting for balance equations on singular surfaces

Prahs, Andreas und Schöller, Lukas und Schwab, Felix Konrad und Schneider, Daniel und Böhlke, Thomas und Nestler, Britta (2023) A multiphase-field approach to small strain crystal plasticity accounting for balance equations on singular surfaces. Computational Mechanics. Springer. doi: 10.1007/s00466-023-02389-6. ISSN 0178-7675.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1007/s00466-023-02389-6

Kurzfassung

An implementation of the crystal plasticity theory in the context of the multiphase-field method provides a numerically efficient tracking of evolving grain boundaries, modeled as diffuse interfaces. In literature, several approaches exist for the implementation of the plastic material behavior within the diffuse interface, based on interpolation, homogenization, or the mechanical jump conditions. Among these, only the jump condition approach exhibits an intrinsic relationship to the sharp interface (SI) theory. Therefore, in the work at hand, the implementation of the crystal plasticity theory within the jump condition approach, referred to as phase-specific plastic fields approach (PSPFA), is discussed in detail. The PSPFA is compared to the interpolation approach, referred to as common plastic fields approach (CPFA), using three-dimensional benchmark simulations of a bicrystal set-up. The comparison reveals that the PSPFA and SI coincide convincingly regarding the accumulated plastic slip and the Mises stress. In contrast, a significant deviation of CPFA and SI is observed both quantitatively and qualitatively, not only within the diffuse interface region, but throughout the complete simulation domain. A variation of the interface width illustrates that this observation can be transferred to the normal components of the total strain, even for smaller interface widths. Consequently, a quantitative estimate of the plastic material behavior, which is crucial for the prediction of the dynamic behavior of grain boundaries, is only provided by the PSPFA. The application of the crystal plasticity in the context of PSPFA to more complex microstructures is illustrated with respect to a periodic honeycomb-structure and an octotuple.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200426/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Worked on in the context of project "BlueSky" (2551034).
Titel:A multiphase-field approach to small strain crystal plasticity accounting for balance equations on singular surfaces
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Prahs, AndreasInstitut für Angewandte Materialien, Karlsruhe Institut für Technologiehttps://orcid.org/0000-0002-8112-9994NICHT SPEZIFIZIERT
Schöller, LukasInstitut für Angewandte Materialien, Karlsruhe Institut für TechnologieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schwab, Felix Konradfelix.schwab (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0401-0105149040958
Schneider, DanielInstitut für Angewandte Materialien, Karlsruhe Institut für TechnologieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Böhlke, ThomasInstitut für Technische Mechanik, Karlsruhe Institut für TechnologieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nestler, BrittaInstitut für Angewandte Materialien, Karlsruhe Institut für TechnologieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 Oktober 2023
Erschienen in:Computational Mechanics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s00466-023-02389-6
Verlag:Springer
ISSN:0178-7675
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Crystal plasticity theory; Multiphase-field theory; Mechanical jump conditions
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Schwab, Felix Konrad
Hinterlegt am:19 Dez 2023 17:29
Letzte Änderung:20 Dez 2023 12:23

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.