|
|
Ductile Fracture Criteria in Multiaxial Loading – Theory, Experiments and Application
Šebek, František ; Horyl, Petr (oponent) ; Španiel, Miroslav (oponent) ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Implementace, kalibrace a využití podmínek tvárného lomu v programech MKP
Kubík, Petr ; Plánička, František (oponent) ; Kotoul, Michal (oponent) ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá problematikou tvárného porušování při monotónním zatěžování, které je výsledkem postupné degradace materiálu za rozsáhlých plastických deformací. V současné době se pro jeho popis a predikci používá velká řada modelů, jejichž kalibrace není jednoduchá. V rešeršní části jsou popsány mechanismy tvárného porušování a oblast bez porušení. Dále je uveden přehled kritérií, které jsou založeny na různých přístupech k poškozování. V rámci této dizertační práce byla navržena a použita kritéria KHPS a KHPS2. V poslední části rešerše je popsán postup stanovení křivky napětí-přetvoření a kalibrace kritérií tvárného porušování. V experimentální části je uveden přehled zkoušek, které byly provedeny za účelem kalibrace vybraných kritérií. Pomocí těchto testů bylo dosaženo různých napěťových stavů v širokém rozsahu triaxiality napětí a Lodeho parametru. V rámci této práce byl navržen speciální typ vzorku, pomocí něhož je dosahováno velmi nízké hodnoty triaxiality napětí. Všechny vzorky byly vyrobeny z oceli 12 050. Jako polotovar byly použity tažené tyče kruhového průřezu o průměru 27 mm, vyrobené z jedné tavby. Pomocí výše uvedených zkoušek byla provedena kalibrace vybraných kritérií tvárného porušování. Tato kritéria byla autorem implementována do explicitního konečnoprvkového programu ABAQUS/Explicit pomocí uživatelského podprogramu VUMAT. Vybraná kritéria byla použita pro simulaci vícestupňového protlačování, u kterého dochází k tvorbě vnitřních centrálních trhlin. Tato kritéria byla také použita na simulaci stříhání tyčí kruhového průřezu. Výsledky ze simulací byly porovnány s experimenty, které provedl průmyslový partner J-VST.
|
|
|
Testování lomové houževnatosti za vysokých teplot s využitím miniaturních CT těles
Holas, Jiří ; Kuběna, Ivo (oponent) ; Šiška, Filip (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá hodnocením lomového chování ODS oceli MA956 za vysokých teplot. Toto chování bylo testováno pomocí miniaturních CT těles, na kterých byly provedeny zkoušky za účelem změření křivek odolnosti proti šíření tvárné trhliny (J-R křivky), ze kterých byla určena hodnota lomové houževnatosti. Lomové vlastnosti byly dále hodnoceny pomocí faktografické analýzy lomových ploch. Strukturní vlastnosti materiálu byly určeny pomocí měření tvrdosti a analyzovány metalografickými metodami. Výsledky měření ukazují pokles lomové houževnatosti s rostoucí teplotou.
|
|
|
Predikce teplotní závislosti lomové houževnatosti
Václavík, Martin ; Pantělejev, Libor (oponent) ; Válka, Libor (vedoucí práce)
Diplomová práce je zaměřena na predikci teplotní závislosti lomové houževnatosti prostřednictvím univerzální křivky lomové houževnatosti (též master křivky). Pro výpočet parametrů univerzální křivky lomové houževnatosti jsou využity výsledky měření lomové houževnatosti a tahových zkoušek konstrukční oceli P91. Teoretická část práce je založena na shrnutí podstatných informací z oblasti lomové mechaniky a tranzitního lomového chování ocelí, důležitých pro pochopení lomově-deformační odezvy materiálů v závislosti na podmínkách zatěžování. Experimentální část práce obsahuje výsledky praktických měření a analýz, které byly využity jednak pro určení parametrů univerzální křivky lomové houževnatosti, jednak pro hodnocení lomového chování a popis vlivu strukturních parametrů na toto chování v případě oceli P91.
|
|
|
Elastoplastic analysis of stress and deformation and determination of fracture parameters of bodies with stress concentrators under tensile loading
Dubravec, Kristián ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Horníková, Jana (vedoucí práce)
The aim of this thesis is the construction of a diagram of fracture strain for high strength steel OCHN3MFA and its application for the estimation of fracture toughness of this material. The first part of the thesis contains the necessary theoretical framework for numerical modelling of tensile tests of various specimens - smooth specimen, specimen with a notch and specimen with a circumferential crack, it describes the influence of triaxiality on the fracture of bodies and the possibilities of construction of the diagram of fracture strain. Subsequently, a numerical model of these specimens is created using the finite element method (FEM). A non-linear, elastoplastic calculation is performed. Fracture is identified by means of comparing the true stress versus the strain obtained from tests with the finite element analysis results. Stress–strain states of specimens at the moment of fracture are obtained from a numerical model. A diagram of fracture strain is constructed, and it is used to estimate the fracture toughness of a cracked body. Finally, a local approach, which uses the diagram of fracture strain, and a classical approach of fracture mechanics, especially the stress intensity factor, are compared.
|
|
|
Aplikace modelů tvárného porušování při výpočtové simulaci technologických operací
Hůlka, Jiří ; Houfek, Lubomír (oponent) ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je úvodem do problematiky tvárného lomu za velkých plastických deformací a jeho výpočtové simulace. V teoretickém úvodu je rozebrána podstata explicitní metody konečných prvků (MKP), jako dominantního výpočtového nástroje v této oblasti. Diplomové práce dále zhodnocuje nynější stav vědeckých poznatků a možností simulací tvárného porušení. Je zpracována přehledná tabulka použitelných kritérií, z nichž jsou vybrána nejvhodnější, která jsou detailně popsána. Je snahou přiblížit i problematiku implementace zmíněných kritérií ve formě uživatelských podprogramů (subroutin) do komerčních programů MKP. Těžiště práce je obsahem kapitol 7-9, kde jsou aplikována dvě vybraná kritéria tvárného porušení (kritérium ekvivalentního lomového přetvoření a Johnson-Cook) na výpočtovou simulaci technologické operace střih. Výpočty byly provedeny v programovém systému ABAQUS/Explicit 6.5.1 a k jejich verifikaci byl proveden experiment.
|
|
|
Design of miniature specimens for calibration of ductile fracture criteria
Salvet, Patrik ; Vobejda, Radek (oponent) ; Šebek, František (vedoucí práce)
Numerical simulations have been rapidly progressing in recent years due to an increasing computational capacity. Finite element method has a great potential to partially replace and complement experiments, which are expensive, time consuming, and often difficult to perform. One of the major applications of numerical simulations is the prediction and simulation of material behavior. This thesis deals with the calibration and comparison of various phenomenological ductile fracture criteria dependent on stress triaxiality and third invariant of the deviatoric stress tensor, which can be implemented in finite element method to predict crack propagation. The ductile fracture criteria have been calibrated for aluminium alloy 2024-T351 using macroscopic samples. The calibration was done in MATLAB by approximating the calibration points with the ductile fracture criterion using the particle swarm optimization. Hookes’s law, a new recently proposed plasticity model, and an uncoupled ductile fracture model calibrated by the macroscopic samples have been implemented into Abaqus/Explicit to design four miniature specimens for an already designed tensile testing device. The designed miniature specimens capture various stress states in the fracture initiation zone, including uniaxial tension, shear stress, and plane strain. Based on a combination of experimental measurements and numerical simulations of these samples, the ductile fracture criteria can be calibrated to determine the suitability of miniature samples for the prediction of ductile fracture initiation and propagation.
|
|
|
Elastoplastic analysis of stress and deformation and determination of fracture parameters of bodies with stress concentrators under tensile loading
Dubravec, Kristián ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Horníková, Jana (vedoucí práce)
The aim of this thesis is the construction of a diagram of fracture strain for high strength steel OCHN3MFA and its application for the estimation of fracture toughness of this material. The first part of the thesis contains the necessary theoretical framework for numerical modelling of tensile tests of various specimens - smooth specimen, specimen with a notch and specimen with a circumferential crack, it describes the influence of triaxiality on the fracture of bodies and the possibilities of construction of the diagram of fracture strain. Subsequently, a numerical model of these specimens is created using the finite element method (FEM). A non-linear, elastoplastic calculation is performed. Fracture is identified by means of comparing the true stress versus the strain obtained from tests with the finite element analysis results. Stress–strain states of specimens at the moment of fracture are obtained from a numerical model. A diagram of fracture strain is constructed, and it is used to estimate the fracture toughness of a cracked body. Finally, a local approach, which uses the diagram of fracture strain, and a classical approach of fracture mechanics, especially the stress intensity factor, are compared.
|
|
|
Ductile Fracture Criteria in Multiaxial Loading – Theory, Experiments and Application
Šebek, František ; Horyl, Petr (oponent) ; Španiel, Miroslav (oponent) ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Ductile fracture criteria in multiaxial loading – theory, experiments and application
Šebek, František ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
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.
|
host ::
RSS.