Publication detail
Comparative investigation of ductile fracture with 316L austenitic stainless steel in small punch tests: Experiments and simulations
KUBÍK, P. ŠEBEK, F. PETRUŠKA, J. HŮLKA, J. PARK, N. HUH, H.
Czech title
Srovnávací výzkum tvárného porušení pro austenitickou nerezovou ocel 316L při miniaturních testech protlačováním: Experimenty a simulace
English title
Comparative investigation of ductile fracture with 316L austenitic stainless steel in small punch tests: Experiments and simulations
Type
journal article in Web of Science
Language
en
Original abstract
This paper deals with a small punch test and ductile failure prediction of austenitic stainless steel 316L. Comprehensive investigation of fracture surfaces was conducted as well as examination of δ-ferrite and σ-phase present in the material in order to reveal the reason of occurrence of nonstandard type of fracture. Three phenomenological ductile fracture criteria were selected for comparative simulations regarding the prediction of crack initiation and propagation during the SPT. These criteria were calibrated by using the fracture tests of smooth cylindrical specimens, notched cylindrical specimens, notched tube specimens and cylinders with spherical recess. The whole material model including the fracture criteria with von Mises plasticity and element deletion technique for simulation of the crack initiation was implemented by using the user subroutine Vectorised User MATerial into the commercial finite element code of Abaqus. Finally, the simulation results with three ductile fracture criteria are compared and discussed based on the experimental results. Only one of the failure criteria captured the displacement at fracture correctly.
Czech abstract
Tento článek se zabývá miniaturním testem protlačování a predikcí tvárného porušování austenitické nerezové oceli 316L. Rozsáhlý výzkum lomových ploch byl proveden stejně jako prozkoumání δ-feritu a σ-fáze přítomné v materiálu s cílem odhalit důvod výskytu nestandardního typu lomu. Tři fenomenologická kritéria tvárného porušování byla vybrána pro srovnávací simulace týkající se predikce iniciace a šíření trhliny během SPT. Tato kritéria byla kalibrována s použitím lomových testů hladkých válcových vzorků, vrubovaných válcových vzorků, vrubovaných trubkových vzorků a válečků s kulovým vybráním. Celý model materiálu obsahující kritéria porušení s von Misesovou plasticitou a technikou mazání prvků pro simulaci iniciace trhliny byl implementován s použitím uživatelského podprogramu Vectorised User MATerial do komerčního konečnoprvkového kódu Abaqus. Konečně, výsledky simulací s třemi kritérii tvárného porušování byly porovnány a diskutovány na základě experimentálních výsledků. Pouze jedno z kritérií porušování zachytilo správně posuv při lomu.
English abstract
This paper deals with a small punch test and ductile failure prediction of austenitic stainless steel 316L. Comprehensive investigation of fracture surfaces was conducted as well as examination of δ-ferrite and σ-phase present in the material in order to reveal the reason of occurrence of nonstandard type of fracture. Three phenomenological ductile fracture criteria were selected for comparative simulations regarding the prediction of crack initiation and propagation during the SPT. These criteria were calibrated by using the fracture tests of smooth cylindrical specimens, notched cylindrical specimens, notched tube specimens and cylinders with spherical recess. The whole material model including the fracture criteria with von Mises plasticity and element deletion technique for simulation of the crack initiation was implemented by using the user subroutine Vectorised User MATerial into the commercial finite element code of Abaqus. Finally, the simulation results with three ductile fracture criteria are compared and discussed based on the experimental results. Only one of the failure criteria captured the displacement at fracture correctly.
Keywords in Czech
Kritéria tvárného porušování; miniaturní test protlačováním; elektronová mikroskopie; potrubí; módy selhání; miniaturní testování
Keywords in English
Ductile fracture criteria; Small punch test; Electron microscopy; Piping; Failure modes; Miniature testing
Released
11.10.2018
ISSN
0167-8442
Volume
98
Number
1
Pages from–to
186–198
Pages count
13
BIBTEX
@article{BUT150564,
author="Petr {Kubík} and František {Šebek} and Jindřich {Petruška} and Jiří {Hůlka} and Namsu {Park} and Hoon {Huh},
title="Comparative investigation of ductile fracture with 316L austenitic stainless steel in small punch tests: Experiments and simulations",
year="2018",
volume="98",
number="1",
month="October",
pages="186--198",
issn="0167-8442"
}