|
|
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.
|
|
|
The Gurson-Tvergaard-Needleman model calibration from sub-size test specimens by size corresponding to the half of Charpy specimen
Stratil, Luděk ; Šiška, Filip ; Hadraba, Hynek ; Dlouhý, Ivo
The paper deals with a utilization of miniaturized tensile specimens for purposes of local approach application from limited amount of test material. The motivation for application of those miniaturized specimens is the utilization of volume of test material corresponding to the half of Charpy specimen. The tensile testing of miniaturized specimens was conducted at room temperature in ductile regime of the Eurofer97 steel followed by detailed fractography and quantitative analysis of micromechanism of damage. The parameters of Gurson-Tvergaard-Needleman micromechanical model of ductile fracture were calibrated. Except for the slight differences in strength and deformation characteristics no other differences between two sizes of tensile specimens were found. The calibrated sets of parameters of GTN model using the same element size were very similar. The application of different calibrated sets of GTN model parameters for simulation of damage in cracked specimen (R-curve) is sensitive to the element size and needs its calibration.
|
|
|
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.
|
|
| |
host ::
RSS.