Про параметри розсіяного руйнування конструкційних матеріалів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/2521-1943.2024.8.2(101).304901

Ключові слова:

ізотропне пошкодження, тензор пошкоджень, параметр пошкоджень, подвійні скалярні змінні, деградація модулів пружності, гіпотеза еквівалентних питомих енергій та деформацій

Анотація

Описані результати застосування різних механічних характеристик конструкційних матеріалів в якості скалярних параметрів пошкоджуваності. Використані поняття модуля Юнга першого та другого роду, об’ємного модуля та коефіцієнта Пуассона. Прийняті гіпотези еквівалентності деформацій та питомих енергій деформування для не пошкодженого та пошкодженого станів початково ізотропних металічних матеріалів. Отримані закономірності накопичення розсіяних руйнувань для сталі 12Х18Н10Т та алюмінієвого сплаву Д16Т за умов активного пружно-пластичного деформування. Встановлено, що використання двох феноменологічних параметрів пошкоджуваності на основі гіпотези еквівалентності питомих енергій деформування дає суттєве уточнення визначення напружено-деформованого стану високо навантажених елементів конструкцій різного призначення.

Посилання

  1. J. Lemaitre and R. Desmorat, Engineering Damage Mechanics, Springer-Verlag: Berlin/Heidelberg, 2005, 380 p. DOI: https://doi.org/10.1007/b138882.
  2. N. I. Bobyr’ and V. V. Koval’, “Damage Contribution to the Assessment of the Stress-Strain State of Structure Elements”, Strength of mater, no. 49, pp. 361–368, 2017. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-017-9876-2.
  3. H. Badreddine, K. Saanouni and T. D. Nguyen, “Damage anisotropy and its effect on the plastic anisotropy evolution under finite strains”, International Journal of Solids and Structures, vol. 63, pp. 11–31, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2015.02.009.
  4. Dechun Lu, Fanping Meng, Xin Zhou, Guosheng Wang, and Xiuli Du, “Double scalar variables plastic-damage model for concrete”, Journal of Engineering Mechanics, vol. 148, no. 2, 2022. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0002050.
  5. L. Xing, P. F. Gao, M. Zhan, Z. P. Ren, and X. G. Fan, “A micromechanics-based damage constitutive model considering microstructure for aluminum alloys”, International Journal of Plasticity, vol. 157, p. 103390, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2022.103390.
  6. M. G. Chausov, P. O. Maruschak, V. Hutsaylyuk, L. Śnieżek and A. P. Pylypenko, “Effect of complex combined loading mode on the fracture toughness of titanium alloys”, Vacuum, vol. 147, pp. 51–57, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.10.010.
  7. J. Betten, “Damage tensors in continuum mechanics”, Journal de mechanique theorique appliquee, no. 1, pp. 13–32, 1983.
  8. Shedbale Amit Subhash, Gang Sun, and Leong Hien Poh, “A localizing gradient enhanced isotropic damage model with Ottosen equivalent strain for the mixed-mode fracture of concrete”, International Journal of Mechanical Sciences, vol. 199, p. 106410, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2021.106410.
  9. Brünig Michael, Sanjeev Koirala, and Steffen Gerke, “Micro-mechanical numerical analysis on ductile damage in multiaxially loaded anisotropic metals”, Computational Mechanics, vol. 73, no. 2, pp. 223–232, 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/s00466-023-02364-1.
  10. Keshavarz Arash, and Rahmatollah Ghajar, “Effect of isotropic and anisotropic damage and plasticity on ductile crack initiation”, International Journal of Damage Mechanics, vol. 28, no. 6, pp. 918–942, 2019. DOI: https://doi.org/10.1177/1056789518802625.
  11. Z. Yue, K. Cao, H. Badreddine, K. Saanouni, and J. Gao, “Failure prediction on steel sheet under different loading paths based on fully coupled ductile damage model”, International Journal of Mechanical Sciences, vol. 153-154, pp. 1–9, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.01.029.
  12. C. Y. Tang, W. Shen, L. H. Peng and T. C. Lee, “Characterization of Isotropic Damage Using Double Scalar Variables”, International Journal of Damage Mechanics, vol. 11, no. 1, pp. 3–25, 2002. DOI: https://doi.org/10.1106/105678902023194.
  13. M. I. Bobyr’, V. V. Koval’, and D. K. Fam, Poshkodzhuvanist ta hranychnyi stan elementiv konstruktsii pry skladnomu navantazhenni, Kyiv, Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2023, 292 p.
  14. Lluís Pérez Caro, Mikael Schill, Kristian Haller, Eva-Lis Odenberger, and Mats Oldenburg, “Damage and fracture during sheet-metal forming of alloy 718”, International Journal of Material Forming, vol. 13 (1), pp. 15–28, 2020. DOI: https://doi.org/10.1007/s12289-018-01461-4.
  15. L. Kachanov, "Time of the Rupture Process under Creep Conditions", Izvestiia Akademii Nauk SSSR, Otdelenie Teckhnicheskikh Nauk, vol. 8, pp. 26–31, 1958.
  16. L. M. Araújo, G. V. Ferreira, R. S. Neves, and L. Malcher, “Fatigue analysis for the aluminum alloy 7050-T7451 performed by a two scale continuum damage mechanics model”, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, vol. 105, p. 102439, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2019.102439.
  17. Xiao Wang, Jian-Guo Chen, Guo-feng Su, Hua-Ying Li, and Chuang Wang, “Plastic damage evolution in structural steel and its non-destructive evaluation”, Journal of Materials Research and Technology, vol. 9, no. 2, pp. 1189–1199, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.11.046.
  18. Zhiyu Tuo, Zhenming Yue, Xincun Zhuang, Xinrui Min, Houssem Badreddine, Liangyu Qiu, and Jun Gao, “Comparison of two uncoupled ductile damage initiation models applied to DP900 steel sheet under various loading paths”, International Journal of Damage Mechanics, vol. 30, no. 1, pp. 25–45, 2021. DOI: https://doi.org/10.1177/1056789520945002.
  19. P. Ladeveze, Damage and Fracture of Tridirectional Composites, Proc. ICCM-IV, pp. 649–658, 1982.
  20. B. Masseron, G. Rastiello and R. Desmorat, “Analytical strain localization analysis of isotropic and anisotropic damage models for quasi-brittle materials”, International Journal of Solids and Structures, vol. 254-255, p. 111869, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2022.111869.
  21. Philipp Lennemann, Yannis P. Korkolis and A. Erman Tekkaya, “Influence of changing loading directions on damage in sheet metal forming”, Advances in Industrial and Manufacturing Engineering, vol. 8, p. 100139, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aime.2024.100139.
  22. Hai Rong, Ping Hu, Liang Ying, Wenbin Hou, and Minghua Dai, “Modeling the anisotropic plasticity and damage of AA7075 alloy in hot forming”, International Journal of Mechanical Sciences, vol. 215, p. 106951, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2021.106951.
  23. Sanjeev Kumar, “Modelling ductile damage in metals and alloys through Weyl condition exploiting local gauge symmetries”, International Journal of Solids and Structures, vol. 296, p. 112820, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2024.112820.
  24. Faraz Sadeghi, Yang Yu, Xinqun Zhu, and Jianchun Li, “Damage identification of steel-concrete composite beams based on modal strain energy changes through general regression neural network”, Engineering Structures, vol. 244, p. 112824, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112824.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-06-10

Як цитувати

[1]
В. Малинський, М. Бобир, і О. Тимошенко, «Про параметри розсіяного руйнування конструкційних матеріалів», Mech. Adv. Technol., т. 8, вип. 2(101), с. 150–156, Чер 2024.

Номер

Том 8 № 2(101) (2024)

Розділ

Механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 В'ячеслав Малинський, Микола Бобир, Олександр Тимошенко

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.