Solution to problems caused by associated non-quadratic yield functions with respect to the ductile fracture
Loading...
Date
2022-07-01
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Elsevier
Altmetrics
Abstract
Accurate material behaviour and its response to loading are needed for a reliable calibration of ductile failure criteria. Non-quadratic yield functions are often necessary for such a description. Nevertheless, it leads to the prediction of stress states that are inconsistent with the expected behaviour and deformations that are in contradiction with the experiments when the associated flow rule is adopted. These problems may be solved by applying a less restrictive non-associated flow rule. Therefore, an isotropic non-associated non-quadratic phenomenological plasticity model was developed as a function of the second and third invariants of deviatoric stress tensor. The yield function that is convex was proposed to allow for different yield stresses in tension, compression and shear. For simplicity, the same function was used for the plastic potential. Each of these functions is described by seven material parameters. The scheme of the so-called next increment corrects error method was adopted for the implementation of the proposed model within finite elements. Above that, three additional plasticity models were calibrated for 2024-T351 aluminium alloy. It is shown how the non-associated flow rule resolves the above-mentioned problems. Moreover, the possible extensions of the proposed yield function are described to include the hydrostatic stress dependence.
Přesný popis chování materiálu a jeho odezva na zatěžování jsou potřeba pro věrohodnou kalibraci kritérií tvárného porušování. Pro takový popis jsou často potřeba nekvadratické funkce plasticity. To vede nicméně k predikci napěťových stavů, které nejsou konzistentní s očekávaným chováním a deformací, které jsou v rozporu s experimenty, pokud je přijatý sdružený zákon tečení. Proto byl vyvinut izotropní nesdružený nekvadratický fenomenologický model plasticity jako funkce druhého a třetího invariantu deviátoru tenzoru napětí. Funkce plasticity, která je konvexní, byla použita i pro plastický potenciál. Každá z těchto funkcí je popsána sedmi materiálovými parametry. Schéma takzvané metody další přírůstek koriguje chybu bylo přijato pro implementaci navrženého modelu v rámci konečných prvků. Navíc byly kalibrovány tři další modely plasticity pro slitinu hliníku 2024-T351. Je ukázáno, jak nesdružený zákon tečení řeší výše zmíněné problémy. Mimoto jsou popsána možná rozšíření funkce plasticity o zahrnutí závislosti na hydrostatickém napětí.
Přesný popis chování materiálu a jeho odezva na zatěžování jsou potřeba pro věrohodnou kalibraci kritérií tvárného porušování. Pro takový popis jsou často potřeba nekvadratické funkce plasticity. To vede nicméně k predikci napěťových stavů, které nejsou konzistentní s očekávaným chováním a deformací, které jsou v rozporu s experimenty, pokud je přijatý sdružený zákon tečení. Proto byl vyvinut izotropní nesdružený nekvadratický fenomenologický model plasticity jako funkce druhého a třetího invariantu deviátoru tenzoru napětí. Funkce plasticity, která je konvexní, byla použita i pro plastický potenciál. Každá z těchto funkcí je popsána sedmi materiálovými parametry. Schéma takzvané metody další přírůstek koriguje chybu bylo přijato pro implementaci navrženého modelu v rámci konečných prvků. Navíc byly kalibrovány tři další modely plasticity pro slitinu hliníku 2024-T351. Je ukázáno, jak nesdružený zákon tečení řeší výše zmíněné problémy. Mimoto jsou popsána možná rozšíření funkce plasticity o zahrnutí závislosti na hydrostatickém napětí.
Description
Citation
INTERNATIONAL JOURNAL OF PLASTICITY. 2022, vol. 154, issue 1, p. 1-36.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749641922000833
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749641922000833
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Comittee
Date of acceptance
Defence
Result of defence
Document licence
Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/