Kritéria tvárného porušování při predikci šikmého lomu

Ductile fracture criteria in prediction of slant fracture

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

en

The ductile fracture of metallic materials is consequence of damage accumulation after straining accompanied by large plastic deformations. It is significantly dependent on the microstructure of particular material and micromechanical defects as vacancies or second phase particles. The nucleation, growth and coalescence of voids is the fracture mechanism which applies in high values of stress triaxiality. The shear mechanism appears in the region of negative stress triaxialities. Finally, the combination of both fracture mechanisms occurs in cases of moderate stress triaxialities. The crack or fracture surface in specimens or real components is often tilted approximately 45 degrees to applied load. This slant fracture is driven by shear mechanism and occurs in the plane of maximum shear stress. It was shown that coupled ductile fracture criteria are convenient for the prediction of slant fracture in finite element simulations. There is conducted analysis of slant fracture prediction ability of two chosen coupled and uncoupled criteria in the present paper. Those criteria were calibrated and applied to two different metallic materials. The prediction is validated on those calibration fracture tests at which the slant fracture was observed.

Tvárné porušování kovových materiálů je důsledkem kumulace poškození po namáhání doprovázeném velkými plastickými deformacemi. To je výrazně závislé na mikrostruktuře konkrétního materiálu a mikromechanických vadách jako vakance nebo částice druhé fáze. Nukleace, růst a propojování dutin je mechanismus lomu, který se vztahuje na vysoké hodnoty triaxiality napětí. Smykový mechanismus se objevuje v oblasti záporných triaxialit napětí. Konečně kombinace obou mechanismů lomu se objevuje v případech průměrných triaxialit napětí. Trhlina nebo lomová plocha vzorků nebo skutečných komponent je často nakloněná přibližně o 45 stupňů vůči aplikovanému zatížení. Tento šikmý lom je řízen smykovým mechanismem a probíhá v rovině maximálního smykového napětí. Bylo prokázáno, že svázaná kritéria tvárného porušování jsou vhodné pro predikci šikmého lomu v simulacích metodou konečných prvků. V tomto článku je provedena analýza schopnosti predikce šikmého lomu dvou vybraných svázaných a nesvázaných kritérií. Tato kritéria byla kalibrována a použita na dva různé kovové materiály. Predikce je ověřena na těchto kalibračních lomových testech, ve kterých byl pozorován šikmý lom.

The ductile fracture of metallic materials is consequence of damage accumulation after straining accompanied by large plastic deformations. It is significantly dependent on the microstructure of particular material and micromechanical defects as vacancies or second phase particles. The nucleation, growth and coalescence of voids is the fracture mechanism which applies in high values of stress triaxiality. The shear mechanism appears in the region of negative stress triaxialities. Finally, the combination of both fracture mechanisms occurs in cases of moderate stress triaxialities. The crack or fracture surface in specimens or real components is often tilted approximately 45 degrees to applied load. This slant fracture is driven by shear mechanism and occurs in the plane of maximum shear stress. It was shown that coupled ductile fracture criteria are convenient for the prediction of slant fracture in finite element simulations. There is conducted analysis of slant fracture prediction ability of two chosen coupled and uncoupled criteria in the present paper. Those criteria were calibrated and applied to two different metallic materials. The prediction is validated on those calibration fracture tests at which the slant fracture was observed.

Tvárné porušování; Svázané modely; Mechanika poškození kontinua; Šikmý lom; Lokalizace; Explicitní dynamika

Ductile fracture; Coupled models; Continuum damage mechanics; Slant fracture; Localization; Explicit dynamics

12.09.2016

978-618-82844-0-1

ECCOMAS Congress 2016

6699–6710

12