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  • Adaptive Finite Element Sim...
    Schmidt, A.; Suhr, B.; Moshagen, T.; Wolff, M.; Böhm, M.

    Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 01/2006, Letnik: 37, Številka: 1
    Journal Article

    During heat treatment and other production processes, gradients of temperature and other observables may vary rapidly in narrow regions, while in other parts of the workpiece the behaviour of these quantities is quite smooth. Nevertheless, it is important to capture these fine structures during numerical simulations. Local mesh refinement in these regions is needed in order to resolve the behaviour in a sufficient way. On the other hand, these regions of special interest are changing during the process, making it necessary to move also the regions of refined meshes. Adaptive finite element methods present a tool to automatically give criteria for a local mesh refinement, based on the computed solution (and not only on a priori knowledge of an expected behaviour). We present examples from heat treatment of steel, including phase transitions with transformation induced plasticity and stress dependent phase transformations. On a mesoscopic scale of grains, similar methods can be used to efficiently and accurately compute phase field models for phase transformations. Adaptive Finite‐Elemente‐Simulationen für makroskopische und mesoskopische Modelle von Stahl Bei der Wärmebehandlung und anderen Produktionsschritten können die Gradienten der Temperatur und anderer Größen in schmalen (Rand‐) Bereichen eines Werkstücks stark variieren, während sie in großen Bereichen relativ glatt sind. Trotzdem ist die Auflösung dieser feiner Strukturen in einer numerischen Simulation sehr wichtig. Eine lokale Gitterverfeinerung ist notwendig, um das Verhalten genügend genau aufzulösen. Darüber hinaus ändern sich diese Regionen während des Prozesses, was auch eine Veränderung der verfeinerten Gitterregionen notwendig macht. Adaptive Finite‐Elemente‐Methoden sind ein Werkzeug, das, basierend auf der berechneten Lösung (und nicht auf a priori Wissen über das Verhalten) automatische Kriterien für lokale Gitterverfeinerungen liefert. Wir geben Beispiele aus der Wärmebehandlung von Stahl mit Phasenumwandlungen, Umwandlungsplastizität und spannungsabhängigem Umwandlungsverhalten. Auf der mesoskopischen Skala von Körnern können ähnliche Methoden benutzt werden, um Phasenfeld‐Modelle für Phasenumwandlungen effizient und hinreichend genau zu berechnen.