Original title: Ductile fracture criteria in multiaxial loading – theory, experiments and application
Translated title: Ductile fracture criteria in multiaxial loading – theory, experiments and application
Authors: Šebek, František ; Petruška, Jindřich (advisor)
Document type: Doctoral theses
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Práce se zabývá tvárným lomem, který je výsledkem víceosého kvazi-statického monotónního namáhání doprovázeného rozsáhlými plastickými deformacemi, přičemž pro degradaci materiálu je uvažován lokální přístup. Ve výpočtech o rozvoji poškození rozhodují použité mezní podmínky tvárného lomu. Tyto byly teoreticky studovány v úvodu práce a po výběru vhodné mezní podmínky byl stanoven postup kalibrace. Dále byl rozpracován plán měření a realizovány zkoušky při pokojové teplotě na slitině hliníku 2024-T351, zahrnující tah, krut a tlak, pro studium rozvoje poškození a věrohodnou kalibraci vybraného fenomenologického modelu tvárného porušování, vyjádřeného pomocí lomového přetvoření a závislého na hydrostatickém tlaku a deviátoru tenzoru napětí. Mezní podmínka tvárného lomu byla posléze svázána s podmínkou plasticity. Plasticita byla pro zkoumaný materiál uvažována ve tvaru zohledňujícím i stav třetího invariantu deviátoru tenzoru napětí. Celý navržený přístup, plně aplikovatelný na víceosé úlohy, byl implementován pomocí uživatelské rutiny do komerčního programu založeného na explicitní variantě metody konečných prvků. V závěru práce je předložena aplikace navrženého přístupu k modelování tvárného porušování v podobě verifikace na vybraných zkušebních testech, z níž plynou závěry a doporučení pro další práci. This thesis is concerned with ductile fracture, which is a result of multiaxial quasi-static monotonic loading accompanied with large plastic deformations, while the local approach is considered for material degradation. In computations, the damage evolution is governed by used ductile fracture criteria. These were theoretically studied in the introduction, and the calibration procedure was proposed after the choice of suitable fracture criterion. Next, the experimental program was designed, and the tests on aluminium alloy 2024-T351, concerning tension, torsion and compression, were realized at a room temperature for the investigation of damage accumulation and reliable calibration of chosen phenomenological ductile fracture criterion, expressed through the fracture strain, and dependent on the hydrostatic pressure and deviatoric stress tensor. The ductile fracture model was then coupled with the yield criterion. Plasticity was considered in the form of taking into account the state of third invariant of deviatoric stress tensor as well for investigated material. The whole proposed approach that is fully applicable to multiaxial problems was implemented using user subroutine into the commercial software, based on the explicit finite element method. In the end, the application of the proposed approach to modelling of ductile fracture is presented in the form of verification using chosen specimens, resulting in the conclusions and recommendations for future studies.
Keywords: explicitní metoda konecných prvků; kumulace poškození; mechanika poškození kontinua; slitina hliníku.; Tvárné porušování; změkčení materiálu; aluminium alloy.; continuum damage mechanics; damage accumulation; Ductile fracture; explicit finite element method; material weakening

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/62278

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-255773


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses