Predikce tvárného porušování při tříbodovém testu ohybem komplexní geometrie ze slitiny hliníku

Ductile Failure Predictions for the Three-Point Bending Test of a Complex Geometry Made From Aluminum Alloy

journal article in Web of Science

en

The ductile failure predictions have been an issue in many engineering applications. It begins with a design of machines and tools, continues with an evaluation of manufacturing processes, and last but not least ends with the assessment of various structures. The paper deals with a predictability of used criteria for a random structure of aluminum alloy 2024-T351, which was performed under the conditions of room temperature three-point bending. The bi-failure mode creates a space for the numerical studies of various approaches and gives an insight into the model performance. The plasticity was described by Lode-dependent yield criterion, which was coupled with several pressure and Lode-dependent fracture models to form a continuum damage mechanics approach via the material weakening. It was incorporated through a nonlinear damage accumulation, which was finally implemented using Fortran 77 subroutine into ABAQUS/EXPLICIT. All the models exhibited a good ability of crack onset prediction in terms of the force responses and realistic predictability of the crack propagation. The field of deformations was successfully compared with experimental data obtained by an optical method.

Predikce tvárného porušování je problémem v mnoha inženýrských aplikacích. Začíná to návrhem strojů a nástrojů, pokračuje vyhodnocením výrobních procesů a v neposlední řadě končí zhodnocením různých konstrukcí. Článek se zabývá schopností predikce použitých kritérií na náhodné struktuře ze slitiny hliníku 2024-T351, která byla provedena za podmínek tříbodového ohybu při pokojové teplotě. Dvoj-lomový mód dává prostor pro numerické studie různých přístupů a dává vhled na výkonnost modelu. Plasticita byla popsána Lodeho závislou podmínkou plasticity, která byla svázána s několika modely lomu závislými na tlaku a Lodem tak, aby byl vytvořen přístup mechaniky poškození kontinua skrze změkčení materiálu. To bylo zakomponováno pomocí nelineární kumulace poškození, která byla následně implementována pomocí podprogramu s Fortran 77 do ABAQUS/EXPLICIT. Všechny modely vykazovaly dobrou schopnost predikce iniciace trhliny v rámci silových odezev a realistickou predikci šíření trhliny. Pole deformací bylo úspěšně srovnáno s experimentálními daty získanými optickou metodou.

The ductile failure predictions have been an issue in many engineering applications. It begins with a design of machines and tools, continues with an evaluation of manufacturing processes, and last but not least ends with the assessment of various structures. The paper deals with a predictability of used criteria for a random structure of aluminum alloy 2024-T351, which was performed under the conditions of room temperature three-point bending. The bi-failure mode creates a space for the numerical studies of various approaches and gives an insight into the model performance. The plasticity was described by Lode-dependent yield criterion, which was coupled with several pressure and Lode-dependent fracture models to form a continuum damage mechanics approach via the material weakening. It was incorporated through a nonlinear damage accumulation, which was finally implemented using Fortran 77 subroutine into ABAQUS/EXPLICIT. All the models exhibited a good ability of crack onset prediction in terms of the force responses and realistic predictability of the crack propagation. The field of deformations was successfully compared with experimental data obtained by an optical method.

konstitutivní vztahy; lom; mechanické chování; kovy; plastické chování

constitutive relations; fracture; mechanical behavior; metals; plastic behavior

07.09.2019

0094-4289

141

4

1–12

12