Úloha zatěžovací cesty v rámci tvárného porušování

The role of loading path in ductile fracture

conference paper

en

The ductile fracture in monotonic loading applies after extensive straining and may arise after various complex loading paths. The role of loading path has been studied by experiments designed to evaluate, how the deviation from proportional loading influenced the point of fracture. Key role in this process plays the damage accumulation, which is in many applications often assumed as a linear function of cumulative plastic strain. Nevertheless, a number of non-linear damage evolution laws have already been proposed in recent literature. Adopting these, stepwise loading experiments were suggested and realized to provide a basis for calibration of models describing such behaviour. Those experiments are based on loading the specimen under one stress state, changing the conditions, and straining until fracture. Changing the stress state might be performed by elevating the hydrostatic pressure during the experiment, which is unfortunately rather expensive. Another possible way is to change the specimen geometry between subsequent loading steps. This strategy was adopted here and applied to calibration of the damage accumulation law of 2024-T351 aluminium alloy. Very high sensitivity of calibrated parameter to change of state variables entering the calculations was observed, which complicated obtaining relevant data applicable to computational simulations of real industrial cold forming processes.

Tvárné porušování při monotónním zatěžování se uplatňuje po rozsáhlém zatěžování a může vzniknout po zatěžování různě složitými zatěžovacími cestami. Úloha zatěžovací cesty byla zkoumána experimenty navrženými k hodnocení, jak odchylka od proporcionálního zatěžování ovlivňovala bod lomu. Klíčovou roli v tomto procesu hraje kumulace poškození, která je v mnoha aplikacích často předpokládána jako lineární funkce kumulativního plastického přetvoření. Nicméně již bylo v současné literatuře navrženo několik zákonů nelineární evoluce poškození. Přijetím těchto byly navrženy a realizovány experimenty vícestupňového zatěžování jako základ pro kalibraci modelů popisujících takovéto chování. Tyto experimenty jsou založeny na zatěžování vzorku při jednom napěťovém stavu, změně podmínek a zatěžování až do lomu. Změna stavu napjatosti může být provedena zvýšením hydrostatického tlaku během experimentu, což je ale bohužel dost drahé. Dalším možným způsobem je změna geometrie vzorku mezi jednotlivými kroky zatěžování. Tato strategie byla přijata zde a použita pro kalibraci zákona kumulace poškození slitiny hliníku 2024-T351. Byla pozorována velmi vysoká citlivost kalibrovaného parametru na změnu stavu proměnných vstupujících do výpočtů, což komplikovalo získání relevantních dat pro výpočetní simulace skutečných průmyslových procesů tváření za studena.

The ductile fracture in monotonic loading applies after extensive straining and may arise after various complex loading paths. The role of loading path has been studied by experiments designed to evaluate, how the deviation from proportional loading influenced the point of fracture. Key role in this process plays the damage accumulation, which is in many applications often assumed as a linear function of cumulative plastic strain. Nevertheless, a number of non-linear damage evolution laws have already been proposed in recent literature. Adopting these, stepwise loading experiments were suggested and realized to provide a basis for calibration of models describing such behaviour. Those experiments are based on loading the specimen under one stress state, changing the conditions, and straining until fracture. Changing the stress state might be performed by elevating the hydrostatic pressure during the experiment, which is unfortunately rather expensive. Another possible way is to change the specimen geometry between subsequent loading steps. This strategy was adopted here and applied to calibration of the damage accumulation law of 2024-T351 aluminium alloy. Very high sensitivity of calibrated parameter to change of state variables entering the calculations was observed, which complicated obtaining relevant data applicable to computational simulations of real industrial cold forming processes.

zatěžovací cesta; tvárné porušování; vícekrokové experimenty

loading path; ductile fracture; stepwise experiments

05.09.2016

978-1-138-02927-9

Insights and Innovations in Structural Engineering, Mechanics and Computation

550–556

7