Nesdružený model plasticity při predikci tvárného lomu kovových materiálů
Loading...
Date
Authors
Vobejda, Radek
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato dizertační práce se zabývá studiem použitelnosti modelů plasticity založených na asociativním a neasociativním zákonu tečení pro predikci tvárného lomu kovových materiálů. Nejprve je navrhnut nový izotropní model plasticity založený na neasociativním zákonu tečení, který zaručuje konvexnost plochy plasticity svou definicí pro libovolnou kombinaci materiálových koeficientů v něm vystupujících. Tento model je společně s převzatými modely z literatury kalibrován na základě experimentů realizovaných na slitině hliníku 2024-T351. Stavové veličiny získané z numerických simulací experimentů při použití různých modelů plasticity jsou použity ke kalibraci kritérií tvárného porušení, ze kterých vyplývá, že při použití nekvadratického modelu plasticity založeného na neasociativním zákonu tečení je získána nejlepší shoda s experimenty z hlediska silových odezev a deformací. Kalibrované kritérium tvárného porušení je dále použito pro simulaci porušení experimentálních vzorků použitých ke kalibraci a pro návrh dodatečných experimentálních vzorků. Nakonec je navržen experimentální program na této slitině hliníku pro zmapování anizotropie materiálu a dle získaných experimentálních dat je provedeno rozšíření a kalibrace navrženého izotropního modelu plasticity do anizotropie a srovnání s několika modely z literatury.
This thesis is focused on the study of the applicability of plasticity models based on associated and non-associated flow rule for the prediction of ductile fracture of metallic materials. Firstly, a new isotropic plasticity model is proposed based on the non-associated flow rule, which guarantees the convexity of the yield surface by its definition for any combination of material coefficients. This model, together with models adopted from the literature, is calibrated on the experiments carried out on aluminium alloy 2024-T351. The state variables obtained from numerical simulations of experiments using different plasticity models are used to calibrate the ductile fracture criteria. Numerical simulations indicate that using a non-quadratic plasticity model based on a non-associated flow rule gives the best agreement with experiments in terms of force responses and deformations. The calibrated ductile fracture criterion is further used to simulate the fracture of the experimental specimens used for calibration and to design additional experimental specimens. Finally, an experimental program is designed on this aluminum alloy to map the anisotropy of the material and based on the obtained experimental data, the proposed isotropic plasticity model is extended to anisotropy, calibrated and compared to several models from literature.
This thesis is focused on the study of the applicability of plasticity models based on associated and non-associated flow rule for the prediction of ductile fracture of metallic materials. Firstly, a new isotropic plasticity model is proposed based on the non-associated flow rule, which guarantees the convexity of the yield surface by its definition for any combination of material coefficients. This model, together with models adopted from the literature, is calibrated on the experiments carried out on aluminium alloy 2024-T351. The state variables obtained from numerical simulations of experiments using different plasticity models are used to calibrate the ductile fracture criteria. Numerical simulations indicate that using a non-quadratic plasticity model based on a non-associated flow rule gives the best agreement with experiments in terms of force responses and deformations. The calibrated ductile fracture criterion is further used to simulate the fracture of the experimental specimens used for calibration and to design additional experimental specimens. Finally, an experimental program is designed on this aluminum alloy to map the anisotropy of the material and based on the obtained experimental data, the proposed isotropic plasticity model is extended to anisotropy, calibrated and compared to several models from literature.
Description
Citation
VOBEJDA, R. Nesdružený model plasticity při predikci tvárného lomu kovových materiálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika
Comittee
prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen)
prof. Ing. Radim Halama, Ph.D. (člen)
Ing. Josef Zapletal, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Kuželka, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-25
Defence
Předložená práce se věnuje aktuální problematice predikce tvárného porušení pomocí metody konečných prvků v aplikaci na hliníkovou slitinu. Doktorand se zaměřil na vývoj a implementaci materiálového modelu plasticity vhodného pro použití v letectví (2024 - T351-Hliníková slitina). Komise konstatovala, že práce poskytla vysoce kvalitní informace, které jsou cenné pro další rozvoj oboru.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení