Detail publikace

Schopnost popisu a predikce pokročilého přístupu k tvárnému porušování

ŠEBEK, F. PETRUŠKA, J. KUBÍK, P.

Český název

Schopnost popisu a predikce pokročilého přístupu k tvárnému porušování

Anglický název

The performance and prediction ability of advanced approach to ductile fracture

Typ

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

Jazyk

en

Originální abstrakt

The present paper deals with the modelling of ductile fracture which is the result of severe plastic deformation under monotonic loading. It can be the result of a crash or accident or introduced intentionally. There is a need of increasing the safety in many fields of industrial sector or transportation. The aluminium alloy 2024-T351 is widely used for studies of ductile fracture. The material was supplied as a cold-rolled plate for this study and examined within a broad range of stress states. First of all, the flow curve was determined using the standard tensile test of smooth cylindrical bar. Then, the tensile tests of variously notched cylindrical bars were conducted to show the pressure dependence. The tensile and torsion tests of notched tube were added in order to document the dependency on the deviatoric stress state. Finally, the compression test of smooth cylinder was executed. Then, deviatoric stress state dependent plasticity and the original ductile fracture hyperbolic criterion were calibrated. The damage accumulation nonlinearity was examined through loading-unloading experiments. The double damage curve approach, inspired by the fatigue life prediction, was revisited and calibrated using the semi-cyclic testing. Finally, the softening effect was studied aiming to couple the damage with plasticity. The performance and prediction ability was verified after the model was completely calibrated and implemented into the Abaqus finite element software. Three different cases of tension were chosen for this comparative purpose. The tension of notched cylindrical and tubular specimens and flat specimen. The ductile fracture criterion coupled with plasticity should provide the slant fracture in the conditions of plane strain due to localization. Nevertheless, it is shown that the proposed approach has still some drawbacks in prediction of the crack propagation.

Český abstrakt

Předložený článek se zabývá modelováním tvárného porušování, které je výsledkem rozsáhlých plastických deformací při monotónním zatěžování. To může být výsledek havárie či nehody nebo docíleno záměrně. Je potřeba zvyšování bezpečnosti v mnoha odvětvích průmyslového sektoru či dopravy. Slitina hliníku 2024-T351 je široce využívána pro studium tvárného porušování. Materiál byl pro tuto studii dodán jako deska válcovaná za studena a zkoumám v širokém rozsahu napěťových stavů. Nejprve byla určena křivka zpevnění pomocí standardní zkoušky tahem hladkého válcového vzorku. Poté byly provedeny zkoušky tahem různě vrubovaných válcových vzorků k odhalení závislosti na hydrostatickém tlaku. Zkoušky tahem a kruhem vrubované trubky byly přidány pro dokumentování závislosti na deviátoru napětí. Nakonec byla provedena zkouška tlakem hladkého válečku. Poté byl nakalibrován model plasticity závislý i na deviátoru napětí a původní hyperbolické kritérium tvárného porušování. Nelinearita kumulace poškození byla experimentálně studována pomocí zatěžování a odtěžování. Přístup pro poškození s dvěmi křivostmi, inspirovaný predikcí únavového života, byl revidován a kalibrován pomocí semi-cyklického testování. Nakonec byl studován vliv změkčení zaměřený na svázání poškození s plasticitou. Schopnost popisu a predikce byla verifikována poté, co byl model kompletně nakalibrován a implementován do komerčního konečnoprvkového programu Abaqus. Tři různé případy tahu byly vybrány pro srovnávací účely. Tah vrubovaného válcového a trubkového vzorku a plochého vzorku. Kritérium tvárného porušování svázaného s plasticitou by mělo produkovat šikmý lom v případech rovinné deformace kvůli lokalizaci. Nicméně se ukazuje, že navržený přístup má stále nějaké nedostatky v predikci šíření trhliny.

Anglický abstrakt

The present paper deals with the modelling of ductile fracture which is the result of severe plastic deformation under monotonic loading. It can be the result of a crash or accident or introduced intentionally. There is a need of increasing the safety in many fields of industrial sector or transportation. The aluminium alloy 2024-T351 is widely used for studies of ductile fracture. The material was supplied as a cold-rolled plate for this study and examined within a broad range of stress states. First of all, the flow curve was determined using the standard tensile test of smooth cylindrical bar. Then, the tensile tests of variously notched cylindrical bars were conducted to show the pressure dependence. The tensile and torsion tests of notched tube were added in order to document the dependency on the deviatoric stress state. Finally, the compression test of smooth cylinder was executed. Then, deviatoric stress state dependent plasticity and the original ductile fracture hyperbolic criterion were calibrated. The damage accumulation nonlinearity was examined through loading-unloading experiments. The double damage curve approach, inspired by the fatigue life prediction, was revisited and calibrated using the semi-cyclic testing. Finally, the softening effect was studied aiming to couple the damage with plasticity. The performance and prediction ability was verified after the model was completely calibrated and implemented into the Abaqus finite element software. Three different cases of tension were chosen for this comparative purpose. The tension of notched cylindrical and tubular specimens and flat specimen. The ductile fracture criterion coupled with plasticity should provide the slant fracture in the conditions of plane strain due to localization. Nevertheless, it is shown that the proposed approach has still some drawbacks in prediction of the crack propagation.

Klíčová slova česky

lom; porušení; změkčení; svázané poškození; mechanika poškození kontinua

Klíčová slova anglicky

rupture; failure; weakening; coupled damage; continuum damage mechanics

Vydáno

31.07.2017

ISBN

978-84-946909-6-9

Kniha

Proceedings of the XIV International Conference on Computational Plasticity – Fundamentals and Applications

Strany od–do

588–595

Počet stran

8

BIBTEX


@inproceedings{BUT139291,
  author="František {Šebek} and Jindřich {Petruška} and Petr {Kubík},
  title="The performance and prediction ability of advanced approach to ductile fracture",
  booktitle="Proceedings of the XIV International Conference on Computational Plasticity – Fundamentals and Applications",
  year="2017",
  month="July",
  pages="588--595",
  isbn="978-84-946909-6-9"
}