Diskrete Versetzungsdynamiksimulationen

• Antragsteller: Dr. Daniel Weygand
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 189971049

Neue Einsichten in das plastische Verhalten von Proben auf der Mikroskala unter verschiedenen Last und Randbedingungen sollen durch Einsatz der Methode der diskreten Versetzungsdynamik gewonnen werden. Zentraler Untersuchungsgegenstand wird die Rolle der Korngrenzen und aufgeprägter Dehnungs- bzw. Spannungsgradienten auf die entstehenden Versetzungsmikrostrukturen sein. In der ersten Antragsphase von FOR1650 wurde beobachtet, dass die plastische Verformung/Dehnungsverteilung um eine Korngrenze, die als für Versetzungen undurchdringbar modelliert wird, in Kontinuumsmodellen nur abgebildet werden kann, wenn dort eine endliche und dehnungsabhängige Scherfestigkeit der Korngrenze angenommen wird. Eine allgemeingültige Formulierung eines Fließkriteriums für Korngrenzen liegt aber bisher nicht vor. Daher sollen nun umfangreiche Versetzungsdynamiksimulationen durchgeführt werden, um das plastische Fließen an und in der Nähe der Korngrenzen im Detail zu charakterisieren und besser zu verstehen. Hierzu sollen die relative Orientierung, die Lage der Korngrenzen und die plastischen Eigenschaften, (z.Bsp. durch Variation der anfängliche Versetzungsdichte) der angrenzenden Körner systematisch variiert werden. Insbesondere soll die Rolle der elastischen Wechselwirkung zwischen Versetzungen verschiedener Körner auf die Dehnungsprofile analysiert werden. Weiterhin sollen Versetzungsmultiplikationsmechanismen hinsichtlich Ihrer Orientierungs- und Mikrostrukturabhängigkeit im Detail untersucht werden. Topologische und statistische Maße sollen entwickelt werden, um Versetzungsmikrostrukturen quantifizieren zu können und somit die einfachen Maße wie Versetzungsdichte und Reaktionsdichte deutlich erweitern. Die erwarteten Ergebnisse sind von großer Wichtigkeit für die Formulierung der Wechselwirkung zwischen Gleitsystemen in der Kontinuumsversetzungsdichtetheorie. Für eine bessere Recheneffizienz des Versetzungsdynamiktools wird eine MPI basierte Parallelisierung für Mehrkornsysteme durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1650: Dislocation based Plasticity