Crystal Plasticity Finite Element Simulations using FEpX Open-Source Software
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3076346Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Vår forståelse av materialegenskaper er kritisk for vårt moderne liv. Denne forståelsen har historisk blitt laget gjennom fysiske eksperimenter på materialer og deres makrostruktur, men den er vanskelig å oppnå for materialets mikrostruktur. De siste førti årene har komputersimuleringer blitt brukt i økende grad for å teste materialers makrostrukturelle egenskaper. Mens bedre komputere har blitt tilgjengelig har disse simuleringene blitt mindre intensive og tidsforbruket har gått ned. Med bedre komputere har det blitt mulig å simulere den intensive prosessen å anstrenge strukturer på mye midre skala. Krystallplastisk finite-element metoder har dukket opp som et godt alternativ til eksperimentell data på mikrostrukturen til materialer. Komputasjonene er ganske intensive, så den ser begrenset bruk, men har blitt viktig for vår forståelse av innvirkningen av mikrodeformasjoner på materialskade.
I dag er Abaqus et av de mest brukte kommersielle programmene for finite-element metoder som kan kalle krystallplastisk materialmodeller via brukerdefinerte subrutiner. Den er closed-source, og har en relativt høy pris. Gratis open-source alternativer eksisterer, og de bringer med seg åpenbare fordeler. Gratis software er mer tilgjenelig for folk flest, mindre økonomisk stekre institusjoner og bedrifter, og kan bli brukt av en større brukermengde. Open-source betyr at koden softwaren kjører på er tilgjengelig for brukeren å se, lære fra, og forbedre. Den kan bli justert av individer for deres spesifikke tilfeller og kan bli tatt inn i softwaren om det blir oppdaget at den er en forbedring. Slik software har muligheten til å bli delte prosjekter mellom forskjellige felter og instutisjoner. FEpX er en finite-element software pakke for polykrystalplastiskitet som er både gratis og open-source. Å sammenlikne Abaqus og FEpX kan være nyttig for å oppdage fordeler og ulemper med begge programmene. Our understanding of material properties is critical to our modern life. This comprehension has historically been found through physical experiments on materials and their macrostructures, but is difficult to achieve for the microstructures of the material. The last forty years computational simulations have been increasingly used to test the macrostructural properties of materials. As better computers have become available, the simulations have also become cheaper and less time-consuming. With better computers it has become possible to simulate the fairly expensive process of straining structures on a much smaller scale. The Crystal Plasticity Finite Element Method has risen as a good substitute for experimental data on the microstructure of materials. Its computations are fairly expensive and so sees limited use, but has become important for our understanding of the impact of micro-deformations on material failure.
Today Abaqus is one of the most widely used finite element commercial programs that are able to call crystal plasticity material models via user-defined subroutines. It is closed source, and have a relatively high cost. Free, open source alternatives exist, and those bring with them obvious advantages. Free software is more available to the public, less-economically powerful institutions and companies, and can be of assistance to a bigger user pool. Open source means that the code the software runs on is available for the users to see, learn from, and improve upon. It can be adjusted by individuals for their specific cases, and also be merged into the software if found to be an improvement. Such software has the possibility of becoming shared projects across fields and institutions. FEpX is a finite element software package for polycrystal plasticity that is both free and open source. Comparing Abaqus to FEpX can be useful for discovering advantages and drawbacks with both programs.