دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 45 1 2026 05 22 Simulation of Strain-Induced Grain Boundary Migration via Coupling Phase-Field and Crystal Plasticity Methods: Effect of Representative Volume Element Size شبیه‌سازی حرکت مرزدانه متاثر از کرنش با کوپل میدان‌فاز–کریستال‌پلاستیسیته: اثر اندازه المان حجمک نماینده 131 149 3772 10.47176/jcme.45.1.1080 FA محمد شادپور دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران محمد جعفری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران مصطفی جمشیدیان دانشکده مهندسی، دانشگاه استرالیای غربی، کراولی، استرالیا Journal Article 2026 03 11 Multiscale modeling of microstructural evolution in polycrystalline metals is commonly conducted based on the concept of a representative volume element (RVE), which characterizes the response of a material point. In this study, a coupled phase field and dislocation density-based crystal plasticity framework is used to investigate the effect of RVE size on the kinetics of static strain-induced grain boundary migration. The finite element-based crystal plasticity model is employed to compute the stored deformation energy distribution within individual grains, while the phase field model describes the subsequent grain boundary migration during high-temperature annealing. The simulations of grain growth are performed for a polycrystalline aluminum with elastic cubic symmetry under plastic uniaxial loading. The RVE size is varied in the range from 10 to 60µm for simulations of static strain-induced grain boundary migration. The initial average grain diameter for all RVEs is 3 µm. The periodic boundary condition is applied to statistical RVEs with sufficient scale separation between the microstructure and macrostructure. To determine the optimum RVE size under a specific boundary condition, a convergence analysis is performed by plotting the grain growth component as a function of RVE size. The simulation results indicate that an RVE size of 30 µm statistically provides a representative response for tensile loading conditions. The outcomes of this work provide valuable insights for determining the optimum RVE size and for the design of thermomechanical processing strategies in metallic materials. <strong><span lang="FA">مدل‌سازی چندمقیاسی¹ رشد میکروساختار² در فلزات چندبلوری³، معمولا بر پایه مفهوم المان حجمک نماینده⁴ صورت می‌گیرد. این مفهوم، رفتار یک نقطه مادی⁵ را در مقیاس ماکروسکوپی⁶ نمایش می‌دهد. در این پژوهش، با استفاده از روش کوپل‌شده⁷ میدان فاز⁸ و کریستال پلاستیسیته⁹ بر مبنای چگالی نابجایی¹⁰، تأثیر اندازه‌ی المان حجمک نماینده بر سینتیک حرکت مرزدانه ناشی از کرنش¹¹ پلاستیک در فلز آلومینیوم بررسی می‌شود. مدل کریستال پلاستیسیته¹² بر مبنای چگالی نابجایی برای محاسبه‌ی توزیع انرژی تغییرشکل ذخیره‌شده¹³ در هر دانه¹⁴ و مدل میدان فاز برای توصیف حرکت مرزدانه‌ها در طی فرآیند عملیات حرارتی¹⁵ به‌کار گرفته می‌شود. </span></strong><strong><span lang="AR-SA">اندازه </span></strong><strong><span lang="FA">المان حجمک نماینده</span></strong><strong><span lang="AR-SA"> در محدوده 10 تا 60 میکرومتر تغییر می‌کند</span></strong><strong><span lang="FA"> و میانگین قطر اولیه دانه‌ها برای همه المان‌های حجمک نماینده‌ سه میکرومتر و شرایط مرزی تکرار شونده درنظر گرفته می‌شود. برای تعیین اندازه بهینه المان حجمک نماینده، تحلیل همگرایی با رسم نمودار پارامترهای میکروساختار به صورت تابعی از زمان عملیات حرارتی برای اندازه‌های مختلف المان حجمک نماینده انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که از نظر آماری، </span></strong><strong><span lang="AR-SA">اندازه </span></strong><strong><span lang="FA">المان حجمک نماینده</span></strong><strong> </strong><strong><span lang="AR-SA">30 میکرومتر </span></strong><strong><span lang="FA">و بیشتر برای توصیف رفتار ماده در شرایط بارگذاری کششی مناسب است. این نتایج می‌تواند برای انتخاب ابعاد بهینه‌ی المان حجمک نماینده و طراحی فرآیندهای ترمومکانیکی¹⁶ در مهندسی مواد، مورد استفاده قرار گیرد.</span></strong> https://jcme.iut.ac.ir/article_3772_83ddfbd1c4f871159c148d7a010e69be.pdf