|
|
Ductile Fracture Criteria in Multiaxial Loading – Theory, Experiments and Application
Šebek, František ; Horyl, Petr (referee) ; Španiel, Miroslav (referee) ; Petruška, Jindřich (advisor)
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.
|
|
|
Determination of the Mechanical Properties of Weld Materials based on Hardness Test
Stodola, Martin ; Španiel, Miroslav (referee) ; Dlouhý, Ivo (referee) ; Junek, Lubomír (advisor)
This dissertation thesis deals with determination of the mechanical properties of weld materials based on instrumented hardness test. This work was caused by the research project between IAM Brno Ltd and CEZ corp., when the task was to develop a methodology for evaluation of mechanical material properties using NDT methods. For these reasons the development of methodology is reflected especially for use in practice focusing to determining the mechanical properties of the heterogeneous weld joint on the assembled equipment. The mechanical material properties are determined by carrying out non-destructive tests of the instrumented Vickers hardness. The developed methodology for determining of basic mechanical properties is based on the principle of inverse FEM modeling of the instrumented hardness tests, when output of the testing is indentation curve and measured surface imprint after unloading. The basic material mechanical properties are achieved by comparing the outputs of the experimental instrumented hardness tests and the outputs of the modeled hardness test using FEM.
|
|
|
Computational Prediction of Ductile Fracture
Hůlka, Jiří ; Španiel, Miroslav (referee) ; Žmindák,, Milan (referee) ; Petruška, Jindřich (advisor)
The issue of ductile damage prediction can be generally divided in two types of tasks. The first one is to preventing the initiation of ductile damage with is most common group of calculation today. The second task can be described as aimed damaging, such as machining, cutting, etc. The significant development of this issue occurred in recent decades by help of development and access to powerful computational techniques and new experimental possibilities. However, the behaviour of ductile damage at multiaxial proportional and non-proportional loading is insufficiently described. This thesis helped to clarify some of the unknown this topic. It contributed to the understanding of selected materials behaviour at room temperature and quasistatic loading. Austenitic stainless steel AISI 316L was selected for detail study of ductile damage. A large number of experiments were performed on this material, such as uniaxial tensile tests of smooth and notched specimens, upsetting tests of smooth cylinder and special cylinder with dimple, butterfly specimens, notched tube specimens and penetration tests. Experimental results is used for calibration of five so-called simple criteria, taking into account fracture strain and stress triaxiality (Equivalent fracture strain, Johnson-Cook, simplify Bao-Wierzbicki, RT, RTCL) and universal criteria (Bai-Wierzbicki, Xue-Wierzbicki, EMC, LOU, KHPS). SPT potentially enable the determination of actual mechanical behaviour using only a fraction of specimen volume compared to standard specimen. It is promising tool to improve accuracy when assessing working life of components in operation. The inverse numerical simulation loop of SPT was designed using program OptiSLang on the basis of detailed sensitivity analysis. It was achieved 2% deviation of yield strength and 6% deviation of ultimate strength obtained from tensile tests. A several modification of SPT specimen was suggested for universal criteria calibration of small material volume. The 3D numerical model was built for numerical simulation with ductile damage simulation. The criteria KHPS and EMC gave the most accurate results.
|
|
|
Ductile Fracture Criteria in Multiaxial Loading – Theory, Experiments and Application
Šebek, František ; Horyl, Petr (referee) ; Španiel, Miroslav (referee) ; Petruška, Jindřich (advisor)
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.
|
|
|
Determination of the Mechanical Properties of Weld Materials based on Hardness Test
Stodola, Martin ; Španiel, Miroslav (referee) ; Dlouhý, Ivo (referee) ; Junek, Lubomír (advisor)
This dissertation thesis deals with determination of the mechanical properties of weld materials based on instrumented hardness test. This work was caused by the research project between IAM Brno Ltd and CEZ corp., when the task was to develop a methodology for evaluation of mechanical material properties using NDT methods. For these reasons the development of methodology is reflected especially for use in practice focusing to determining the mechanical properties of the heterogeneous weld joint on the assembled equipment. The mechanical material properties are determined by carrying out non-destructive tests of the instrumented Vickers hardness. The developed methodology for determining of basic mechanical properties is based on the principle of inverse FEM modeling of the instrumented hardness tests, when output of the testing is indentation curve and measured surface imprint after unloading. The basic material mechanical properties are achieved by comparing the outputs of the experimental instrumented hardness tests and the outputs of the modeled hardness test using FEM.
|
|
|
Computational Prediction of Ductile Fracture
Hůlka, Jiří ; Španiel, Miroslav (referee) ; Žmindák,, Milan (referee) ; Petruška, Jindřich (advisor)
The issue of ductile damage prediction can be generally divided in two types of tasks. The first one is to preventing the initiation of ductile damage with is most common group of calculation today. The second task can be described as aimed damaging, such as machining, cutting, etc. The significant development of this issue occurred in recent decades by help of development and access to powerful computational techniques and new experimental possibilities. However, the behaviour of ductile damage at multiaxial proportional and non-proportional loading is insufficiently described. This thesis helped to clarify some of the unknown this topic. It contributed to the understanding of selected materials behaviour at room temperature and quasistatic loading. Austenitic stainless steel AISI 316L was selected for detail study of ductile damage. A large number of experiments were performed on this material, such as uniaxial tensile tests of smooth and notched specimens, upsetting tests of smooth cylinder and special cylinder with dimple, butterfly specimens, notched tube specimens and penetration tests. Experimental results is used for calibration of five so-called simple criteria, taking into account fracture strain and stress triaxiality (Equivalent fracture strain, Johnson-Cook, simplify Bao-Wierzbicki, RT, RTCL) and universal criteria (Bai-Wierzbicki, Xue-Wierzbicki, EMC, LOU, KHPS). SPT potentially enable the determination of actual mechanical behaviour using only a fraction of specimen volume compared to standard specimen. It is promising tool to improve accuracy when assessing working life of components in operation. The inverse numerical simulation loop of SPT was designed using program OptiSLang on the basis of detailed sensitivity analysis. It was achieved 2% deviation of yield strength and 6% deviation of ultimate strength obtained from tensile tests. A several modification of SPT specimen was suggested for universal criteria calibration of small material volume. The 3D numerical model was built for numerical simulation with ductile damage simulation. The criteria KHPS and EMC gave the most accurate results.
|
guest ::
