Backstress shift modelling concept for improving uniaxial ratcheting predictions for wrought 304 stainless steel and additively manufactured Inconel 718
Loading...
Date
2025-11-01
Authors
Adamec, Tomáš
Hassan, Tasnim
Zapletal, Josef
Kondepati, Sudhir Kumar
Šebek, František
0009-0007-4315-7111Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Elsevier
Altmetrics
Abstract
The Chaboche model is one of the widely used models, but it still shows limitations in predicting various complex responses. For example, issues in predicting ratcheting responses of metals and alloys under stress-controlled loading, especially under uniaxial cyclic loading, have been demonstrated. Therefore, this study evaluates the performance of the Chaboche model under uniaxial cyclic loading with an emphasis given to the simulation of uniaxial ratcheting responses. A modification to the model is proposed to enhance its prediction of the uniaxial ratcheting response for a wide range of ratcheting rates. The modification technique is called the backstress shift model, developed on the basis of experimental observations of the similarity between the strain- and stress-controlled hysteresis loops. A backstress memory surface is introduced and its material parameters are calibrated using responses of stainless steel 304 and Inconel 718 superalloy. For this study, data for steel are collected from the literature and experiments are performed on superalloy to acquire a set of data for development and validation of the proposed model. The modified model demonstrates better predictability of the uniaxial ratcheting responses compared to the Chaboche model with the threshold, especially for the additively manufactured nickel-based superalloy. The modified model also works well for the wrought 304 stainless steel.
Chabochův model je jedním z široce využívaných modelů, který ale stále ukazuje limity v predikci různých komplexních odezev. Například byly demonstrovány problémy v predikci odezev tečení kovů a slitin při napěťově řízeném zatěžování, zejména při jednoosém cyklickém namáhání. Proto tato studie vyhodnocuje výkonnost Chabochova modelu při jednoosém cyklickém namáhání s důrazem kladeným na simulaci odezev jednoosého tečení. Je navržena modifikace modelu pro zlepšení predikce odezvy jednoosého tečení pro široký rozsah rychlostí tečení. Technika modifikace je nazvána modelem posunu kinematického napětí a je vyvinuta na bázi experimentálních pozorování podobnosti mezi deformačně a napěťově řízenými hysterezními smyčkami. Je uvedena paměťová plocha kinematického napětí a její materiálové parametry jsou kalibrovány pomocí odezev korozivzdorné oceli 304 a superslitiny Inconel 718. Pro tuto studii byla data pro ocel získána z literatury a na superslitině jsou provedeny experimenty pro získání souboru dat pro vývoj a validaci navrženého modelu. Modifikovaný model prokazuje lepší schopnost predikce odezev jednoosého tečení v porovnání s Chabochovým modelem s prahem, zejména pro aditivně vyrobenou superslitinu na bázi niklu. Modifikovaný model rovněž funguje dobře pro tvářenou korozivzdornou ocel 304.
Chabochův model je jedním z široce využívaných modelů, který ale stále ukazuje limity v predikci různých komplexních odezev. Například byly demonstrovány problémy v predikci odezev tečení kovů a slitin při napěťově řízeném zatěžování, zejména při jednoosém cyklickém namáhání. Proto tato studie vyhodnocuje výkonnost Chabochova modelu při jednoosém cyklickém namáhání s důrazem kladeným na simulaci odezev jednoosého tečení. Je navržena modifikace modelu pro zlepšení predikce odezvy jednoosého tečení pro široký rozsah rychlostí tečení. Technika modifikace je nazvána modelem posunu kinematického napětí a je vyvinuta na bázi experimentálních pozorování podobnosti mezi deformačně a napěťově řízenými hysterezními smyčkami. Je uvedena paměťová plocha kinematického napětí a její materiálové parametry jsou kalibrovány pomocí odezev korozivzdorné oceli 304 a superslitiny Inconel 718. Pro tuto studii byla data pro ocel získána z literatury a na superslitině jsou provedeny experimenty pro získání souboru dat pro vývoj a validaci navrženého modelu. Modifikovaný model prokazuje lepší schopnost predikce odezev jednoosého tečení v porovnání s Chabochovým modelem s prahem, zejména pro aditivně vyrobenou superslitinu na bázi niklu. Modifikovaný model rovněž funguje dobře pro tvářenou korozivzdornou ocel 304.
Description
Citation
EUROPEAN JOURNAL OF MECHANICS A-SOLIDS. 2025, vol. 114, issue 1, p. 1-17.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0997753825002049
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0997753825002049
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/