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Logiciel de simulation pour l’évolution microstructurale

Le logiciel DIGIMU® propose une solution industrielle pour simuler à l'échelle mésoscopique et sur des Volumes Elémentaires Représentatifs (VER), les évolutions microstructurales au cours des procédés de mise en forme des métaux.

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Procédés concernés

 

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Croissance de grains

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Recristallisation

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Ecrouissage, restauration

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Germination, croissance de germes

Un logiciel issu de la recherche

Le logiciel DIGIMU® est basé sur des résultats de recherche du consortium DIGIMU et de la chaire industrielle ANR, pilotés par le CEMEF, Armines MINES ParisTech, huit partenaires industriels français renommés et Transvalor. Les deux piliers du développement du logiciel sont le travail expérimental poussé et l’amélioration constante des méthodes numériques existantes, qui permettent au CEMEF de se situer à la pointe de la recherche mondiale dans ce domaine.

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Microscopie d’un alliage base nickel avec maillage réalisée par le groupe MSR, CEMEF MINES Paris-Tech

Une approche à champ complet

L’approche à champ complet proposée par le logiciel DIGIMU® vise deux objectifs principaux :

  • Simuler les phénomènes locaux et hétérogènes ne pouvant être captés par les modèles d'ordre supérieur
  • Améliorer les modèles à champ moyen utilisable pour des simulations à l'échelle d'une pièce industrielle

DIGIMU® génère des microstructures polycristallines digitales représentatives des hétérogénéités du matériau (respect des caractéristiques topologiques de la microstructure). Les conditions aux limites appliquées au VER sont représentatives de ce que subit un point matériel à l’échelle macroscopique (cycle thermomécanique du point considéré). Basé sur une formulation Eléments Finis, les différents phénomènes physiques mis en jeu au cours des procédés de mise en forme des métaux sont simulés (recristallisation, croissance de grains, phénomènes d’ancrage des joints de grain dus à des particules de seconde phase…).

DIGIMU_grain-size-prediction

DÉJÀ DISPONIBLES DEPUIS DIGIMU 4.0

  • Remaillage AAA unique (automatique – adaptatif – anisotrope)
  • Modélisation des phénomènes de recristallisation dynamique (DRX), post dynamique (PDRX) et statique (SRX)
  • Déformation du polycristal
  • Récupération des chemins thermomécaniques de la simulation
  • Simulations 3D
  • Interface utilisateur graphique intuitive 
  • Excellente compatibilité avec le calcul parallélisé
  • User routines pour définir ses propres lois d’écrouissage, de restauration ou de germination
  • Couplage avec le logiciel FORGE® : possibilité d'utiliser les capteurs FORGE® pour alimenter les simulations DIGIMU® et analyser l'évolution microstructurale dans les points critiques d'une pièce
  • Calculs entièrement parallélisés : comme l’ensemble des logiciels TRANSVALOR, DIGIMU® est basé sur une architecture performante et optimisée pouvant fonctionner sur un ou plusieurs cœurs afin de garantir une puissance de calcul maximale.

NOUVEAUTÉS DANS DIGIMU 5.0

Modéliser l'évolution des précipités et aborder des processus thermomécaniques proches des températures de solvus
Dans la version précédente de DIGIMU®, les particules de seconde phase (SPP) étaient décrites comme des trous dans la microstructure sans faire d’hypothèses sur leur taille, leur morphologie, les énergies d'interface avec les grains ou leur force d'entraînement. Cependant, les SPP sont soumises à plusieurs mécanismes diffusifs, tels que la précipitation/dissolution ou le mûrissement d'Ostwald. Afin de prendre en compte cette évolution, une nouvelle méthode implémentée dans DIGIMU®, s'appuie sur le formalisme Level-Set pour décrire les joints de particules similairement à la description des joints de grains. Cette méthode vous permet de simuler deux populations de particules en les couplant à la croissance des grains, à la migration des joints et aux mécanismes de DRX, PDRX ou SRX.
Image1

Adaptation du maillage anisotrope utilisée lorsqu'il n'y a pas de précipitation ou de nucléation. Seuls les joints de grains et des particules sont finement discrétisés.

Modéliser la CDRX, par exemple dans les aciers à base d’aluminium

Dans les matériaux à haute énergie de faute d'empilement, la prise en compte de la formation progressive et de l'évolution des sous-grains est essentielle. Les dislocations peuvent se réarranger pour former de nouveaux joints de grains à faible angle (LAGB) ou s'accumuler dans des LAGB préexistants. Dans le cadre de la CDRX, la formation de grains est induite par la réorganisation progressive des dislocations en sous-grains avec une augmentation progressive de l'angle de désorientation entre ces sous-grains. En se basant sur le modèle Gourdet-Montheillet incorporé au cadre LS-FE, un nouveau module CDRX à champ complet a été implémentée dans DIGIMU®. Désormais, vous pouvez suivre la recristallisation lors de la déformation de votre matériau. Vous pouvez également coupler la CDRX à une population évolutive de SPP !

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D’autres améliorations

  • Meilleures simulations DRX avec des distributions de taille de grain améliorées
  • Nouveaux outils de prétraitement pour faciliter le couplage entre FORGE® et DIGIMU®
  • Divers outils de visualisation adaptés aux nouvelles fonctionnalités, tels que les figures polaires pour les orientations, les histogrammes de taille des particules ou les données pour les diagrammes croisés avancés

DÉCOUVRIR LES DERNIÈRES FONCTIONNALITÉS >

Les évolutions à venir

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A court terme :
Lancement d’un patch en 2025, offrant des nouvelles fonctionnalités :
  • Modélisation du traînage des solutés, et une amélioration de la description des matériaux en acier inoxydable austénitique dans la base de données
  • Fichier de matériaux In-718 étendu à des taux de déformation plus élevés (100/s)
À moyen terme (2027) :
  • Nouvelle interface graphique NxT
  • Nouveau solveur 2D extrêmement rapide
  • Population de précipités plus fins
 À long terme :
  • Transformation de phase solide-solide
  • Modèles de plasticité cristalline et/ou auto-cohérents
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Industries concernées

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DIGIMU® pour l’aéronautique

Notre logiciel apporte une aide au développement d’alliages et de pièces hautement performantes grâce à la prédiction de phénomènes microstructuraux.

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DIGIMU® pour l’industrie lourde

DIGIMU® permet de comprendre quels alliages métalliques utiliser et l’impact des traitements qui leur sont appliqués.

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DIGIMU® pour l’énergie

La simulation permet de maîtriser les risques industriels liés à la microstructure des matériaux utilisés et de leurs applications.

 

Pourquoi choisir DIGIMU® ?

 
cube@2x

Prédiction de la croissance de grains

Anticipez la taille de vos grains sous l'effet de forces capillaires et du gradient d'énergie stocké aux interfaces.

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Simulation d’écrouissage, restauration et recristallisation

Simulez la déformation des polycristaux, l'écrouissage et la restauration, la germination, puis la croissance des germes. Suivez la recristallisation statique, dynamique et post-dynamique.

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Intégration de routines utilisateurs

Importez vos modèles pour définir vos propres lois d’écrouissage, de restauration ou de germination.

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Accompagnement par nos équipes

Travaillons ensemble main dans la main. Les utilisateurs de DIGIMU® bénéficient du support dont ils ont besoin lors de l’utilisation de notre logiciel.

 
 

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