Ověření kritérií tvárného lomu založené na vybraných kalibračních zkouškách

Verification of Ductile Fracture Criteria Based On Selected Calibration Tests

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

en

Phenomenological ductile fracture criteria represent, among others, one of powerful tools for prediction of ductile fracture. These criteria are based on evaluating damage throughout the solid body as a response to straining. The damage is influenced by plasticity but not vice versa. Therefore, these criteria are often called uncoupled as they do not mutually couple the damage and plasticity. One of immense advantages of such criteria is a possibility not only to predict the crack initiation but also to follow the propagation based on the damage. Moreover, it is not restricted for one specific locus but the damage is evaluated in the entire solid body and one or more cracks can be tracked simultaneously or sequentially. Ductile fracture criteria are calibrated on the basis of several independent calibration tests under various stress states. One way how to verify calibrated model is to simulate numerically an experimental tests and follow the crack initiation and propagation. In the present study, selected phenomenological criteria were calibrated using various calibration tests. Then, selected calibration tests were simulated together with implemented ductile fracture criteria. In our case, the verification is carried out on tensile cylindrical specimens. Finally, computationally obtained results were compared to the experimentally observed ones and the prediction ability and reliability of selected phenomenological criteria is discussed.

Fenomenologická kritéria tvárného porušování představují, mimo jiné, jeden z výkonných nástrojů pro predikci tvárného lomu. Tato kritéria jsou založena na vyhodnocení poškození v celém tělese jako reakce na namáhání. Poškození je ovlivněno plasticitou, ale ne naopak. Proto jsou tato kritéria často nazývána nesvázaná, jelikož vzájemně nesvazují poškození a plasticitu. Jednou z obrovských výhod těchto kritérií je možnost nejen predikovat iniciaci trhliny, ale také sledovat její šíření na základě poškození. Kromě toho nejsou omezena na jedno konkrétní místo, ale poškození se vyhodnocuje v celém tělese a jedna nebo více trhlin je možné sledovat současně nebo postupně. Kritéria tvárného porušování jsou kalibrována na základě několika nezávislých kalibrační zkoušek za různých napěťových stavů. Jedním ze způsobů, jak ověřit kalibrovaný model je numericky simulovat experimentální testy a sledovat iniciaci trhlin a jejich šíření. V této studii byla vybraná fenomenologická kritéria kalibrována za použití různých kalibračních testů. Poté byly vybrané kalibrační testy simulovány spolu s implementovanými kritérii tvárného lomu. V našem případě je ověření provedeno na tahových válcových vzorcích. A konečně, výpočetně získané výsledky byly porovnány s experimentálně pozorovanými daty a byla diskutována predikční schopnost a spolehlivost vybraných fenomenologických kritérií.

Phenomenological ductile fracture criteria represent, among others, one of powerful tools for prediction of ductile fracture. These criteria are based on evaluating damage throughout the solid body as a response to straining. The damage is influenced by plasticity but not vice versa. Therefore, these criteria are often called uncoupled as they do not mutually couple the damage and plasticity. One of immense advantages of such criteria is a possibility not only to predict the crack initiation but also to follow the propagation based on the damage. Moreover, it is not restricted for one specific locus but the damage is evaluated in the entire solid body and one or more cracks can be tracked simultaneously or sequentially. Ductile fracture criteria are calibrated on the basis of several independent calibration tests under various stress states. One way how to verify calibrated model is to simulate numerically an experimental tests and follow the crack initiation and propagation. In the present study, selected phenomenological criteria were calibrated using various calibration tests. Then, selected calibration tests were simulated together with implemented ductile fracture criteria. In our case, the verification is carried out on tensile cylindrical specimens. Finally, computationally obtained results were compared to the experimentally observed ones and the prediction ability and reliability of selected phenomenological criteria is discussed.

tvárný lom; iniciace a šíření trhliny; fenomenologická kritéria; explicitní metoda konečných prvků; uhlíková ocel AISI 1045

ductile fracture; crack initiation and propagation; phenomenological criteria; explicit finite element method; AISI 1045 carbon steel

11.01.2016

978-3-03835-700-1

1662-7482

Engineering Mechanics 2015

450–455

6