|
|
Určování lomově-mechanických charakteristik z podrozměrných zkušebních těles
Stratil, Luděk ; Džugan, Jan (oponent) ; Haušild, Petr (oponent) ; Dlouhý, Ivo (vedoucí práce)
Pro stanovení lomové houževnatosti jsou ve standardech stanoveny požadavky na velikost zkušebních těles. V případech limitovaného množství zkušebního materiálu nabízejí jednu z možností hodnocení houževnatosti miniaturní zkušební tělesa. Kvůli malým zatěžovaným objemům na čele trhliny dochází v těchto tělesech ke ztrátě constraintu, což vede k ovlivnění měřených hodnot houževnatosti a nesplnění velikostních požadavků na určení platných lomově mechanických charakteristik. Pro své malé rozměry se tato tělesa nacházejí na hranici ruční manipulace a silového rozsahu zkušebních strojů. Důležitou úlohou je pak při zvládnuté metodice přípravy, měření deformace a zkoušení těchto těles interpretace měřených hodnot lomově mechanických charakteristik a jejich případná korekce vzhledem k tělesům standardní velikosti. V oblasti horních prahových hodnot je u miniaturních těles stále nedostatečně řešena zvláště otázka kvantifikace a interpretace vlivu velikosti. Práce je svým zaměřením experimentálně výpočtovou studií zaměřenou na hodnocení vlivu velikosti zkušebního tělesa na lomovou houževnatost v oblasti horních prahových hodnot. Vliv velikosti byl kvantifikován zkoušením miniaturních těles a těles větší velikosti s cílem určení jejich J R křivek. V rámci práce byla věnována pozornost dvěma geometriím miniaturních zkušebních těles, miniaturnímu tělesu pro tříbodový ohyb a excentrické zatěžování. Jako experimentální materiál byly zvoleny pokročilé oceli vyvinuté pro jaderný a energetický průmysl, ocel Eurofer97 a ODS ocel MA956. Za účelem hodnocení a interpretace napěťově deformačního stavu na čele trhliny ve zkoušených tělesech pro ocel Eurofer97 byly realizovány simulace provedených testů pomocí metody konečných prvků a pomocí mikromechanického modelu tvárného porušení. V rámci srovnávání experimentů a simulací J R křivek byly odvozeny vzájemné závislosti geometrie tělesa a vhodné velikosti prvku v simulaci pro daný materiál. Na základě těchto vztahů byla navržena metodika, která může být použita k predikci J R křivky tělesa standardních rozměrů. Hlavním přínosem práce je zjištění vlivu úrovně houževnatosti materiálu na odolnost proti šíření trhliny u miniaturních těles. U materiálu, ve kterém dochází k významnému růstu trhliny po překročení limitních hodnot J integrálu (ocel Eurofer97), se výrazně projevuje ztráta constraintu a dochází k poklesu odolnosti proti šíření trhliny. Miniaturní tělesa pak vykazují významně nižší J R křivky oproti tělesům větší velikosti. Tento jev je v protikladu s chováním miniaturních těles v tranzitní oblasti. U materiálu, kdy k růstu trhliny dochází v oblasti platnosti J integrálu (ODS ocel MA956), jsou projevy ztráty constraintu velmi malé bez významného vlivu na odolnost proti šíření trhliny. Miniaturní tělesa v takovém případě poskytují srovnatelné J R křivky jako tělesa větších velikostí. Neméně podstatným přínosem práce je navržená metodika využívající mikromechanické modelování pro predikci J R křivky z malého množství materiálu.
|
|
|
Určování lomově-mechanických charakteristik z podrozměrných zkušebních těles
Stratil, Luděk ; Džugan, Jan (oponent) ; Haušild, Petr (oponent) ; Dlouhý, Ivo (vedoucí práce)
Pro stanovení lomové houževnatosti jsou ve standardech stanoveny požadavky na velikost zkušebních těles. V případech limitovaného množství zkušebního materiálu nabízejí jednu z možností hodnocení houževnatosti miniaturní zkušební tělesa. Kvůli malým zatěžovaným objemům na čele trhliny dochází v těchto tělesech ke ztrátě constraintu, což vede k ovlivnění měřených hodnot houževnatosti a nesplnění velikostních požadavků na určení platných lomově mechanických charakteristik. Pro své malé rozměry se tato tělesa nacházejí na hranici ruční manipulace a silového rozsahu zkušebních strojů. Důležitou úlohou je pak při zvládnuté metodice přípravy, měření deformace a zkoušení těchto těles interpretace měřených hodnot lomově mechanických charakteristik a jejich případná korekce vzhledem k tělesům standardní velikosti. V oblasti horních prahových hodnot je u miniaturních těles stále nedostatečně řešena zvláště otázka kvantifikace a interpretace vlivu velikosti. Práce je svým zaměřením experimentálně výpočtovou studií zaměřenou na hodnocení vlivu velikosti zkušebního tělesa na lomovou houževnatost v oblasti horních prahových hodnot. Vliv velikosti byl kvantifikován zkoušením miniaturních těles a těles větší velikosti s cílem určení jejich J R křivek. V rámci práce byla věnována pozornost dvěma geometriím miniaturních zkušebních těles, miniaturnímu tělesu pro tříbodový ohyb a excentrické zatěžování. Jako experimentální materiál byly zvoleny pokročilé oceli vyvinuté pro jaderný a energetický průmysl, ocel Eurofer97 a ODS ocel MA956. Za účelem hodnocení a interpretace napěťově deformačního stavu na čele trhliny ve zkoušených tělesech pro ocel Eurofer97 byly realizovány simulace provedených testů pomocí metody konečných prvků a pomocí mikromechanického modelu tvárného porušení. V rámci srovnávání experimentů a simulací J R křivek byly odvozeny vzájemné závislosti geometrie tělesa a vhodné velikosti prvku v simulaci pro daný materiál. Na základě těchto vztahů byla navržena metodika, která může být použita k predikci J R křivky tělesa standardních rozměrů. Hlavním přínosem práce je zjištění vlivu úrovně houževnatosti materiálu na odolnost proti šíření trhliny u miniaturních těles. U materiálu, ve kterém dochází k významnému růstu trhliny po překročení limitních hodnot J integrálu (ocel Eurofer97), se výrazně projevuje ztráta constraintu a dochází k poklesu odolnosti proti šíření trhliny. Miniaturní tělesa pak vykazují významně nižší J R křivky oproti tělesům větší velikosti. Tento jev je v protikladu s chováním miniaturních těles v tranzitní oblasti. U materiálu, kdy k růstu trhliny dochází v oblasti platnosti J integrálu (ODS ocel MA956), jsou projevy ztráty constraintu velmi malé bez významného vlivu na odolnost proti šíření trhliny. Miniaturní tělesa v takovém případě poskytují srovnatelné J R křivky jako tělesa větších velikostí. Neméně podstatným přínosem práce je navržená metodika využívající mikromechanické modelování pro predikci J R křivky z malého množství materiálu.
|
|
| |
|
|
A calibration of Gurson-Tvergaard- Needleman micromechanical model of ductile fracture
Stratil, Luděk ; Hadraba, Hynek ; Šiška, Filip ; Dlouhý, Ivo
Fracture mechanics characteristics of ductile fracture often depend on geometry and size of specimens. A micromechanical modelling of material damage proposes a tool for treatment of geometry and size effects in fracture mechanics. Application of micromechanical model for certain materiál requires a calibration of model‘s parameters. This contribution presents the calibration procedure of Gurson-Tvergaard-Needleman model of ductile fracture for Eurofer97 steel. The identification of ductile damage of the steel and its tensile properties at various level of stress triaxiality by testing smooth and notched bars were determined in the previous study. The calibration procedure was performed by hybrid method as a combination of FEA simulations of tensile tests and fractography analyses. The Gurson-Tvergaard-Needleman model performance is greatly influenced by true stress-true strain curve of the material.
|
|
|
Studie tvárného mechanismu porušování oceli Eurofer97
Stratil, Luděk ; Hadraba, Hynek ; Dlouhý, Ivo
V příspěvku je zkoumán tvárný mechanismus poškození oceli Eurofer97. Pro vytvoření různých podmínek triaxiality napjatosti byly zkoumány hladké a vrubované tahové tělesa. Přelomené poloviny tahových těles byly fraktograficky a metalograficky analyzovány a byla provedena kvantitativní studie mechanismu iniciace a nukleace dutin. Nukleace dutin se děje přednostně dekohezí rozhraní matrice-částice sekundární fáze. Podstatná fáze poškození oceli je následně tvořena postupným růstem dutin a konečná fáze poškození je završena velmi rychlým procesem koalescence dutin. Podmínky větší napjatosti uprostřed vrubovaných tahových těles způsobují potlačení nukleace dutin ale podporují jejich růst a také snižují úroveň lomové deformace.
|
|
|
Modelling of ductile fracture for sub-sized three-point-bend geometry
Stratil, Luděk ; Hadraba, Hynek ; Kozák, Vladislav ; Dlouhý, Ivo
The contribution deals with the simulation of R-curve using complete Gurson model of ductile fracture. The R-curve was experimentally determined for a Eurofer97 steel on sub-sized three-point-bend geometry in previous study. To apply complete Gurson model the parameters describing the voids´ behaviour and characteristic length parameter need to be determined. The nucleation parameters were identified by single specimen method of smooth tensile test specimen and from metallographic examination of fracture micro-mechanism. The characteristic length parameter was derived by fitting load versus deflection curves of sub-sized specimens. The simulations of the tests were carried out by software ABAQUS in Standard and Explicit modules. The identification was supported by parametric studies. Comparing experimental and simulated R-curve the ductile tearing was not successfully achieved. Insufficient calibrated parameters as a result non-uniqueness problem of single specimen method were found.
|
|
|
A simulation of R-curve by complete Gurson model
Stratil, Luděk ; Hadraba, Hynek ; Kozák, Vladislav ; Dlouhý, Ivo
The contribution deals with the simulation of R-curve using completed Gruson model of ductile fracture. The R-curve was experimentally determined for a Eurofer97 steel in previous study. The simulations of the tests were carried out by FEM software ABAQUS 6.11 in Standard and Explicit modules. The Gurson parameters were identified by single specimen method of smooth tensile test specimen and from metallographic examination of fracture micro-mechanism. The identification was supported by parametric studies. Comparing experimental and simulated R-curve the ductile tearing was not successfully achieved. Insufficient calibrated parameters as a result non-uniqueness problem of single specimen method were found.
|
host ::
RSS.