Application of Gurson-Tvergaard-Needelman function to modelling of plastic deformation in ductile iron with a ferritic matrix

• Autorzy: Piekło J. , Maj M.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie funkcji Gurson-Tvergaard-Needelmana do modelowania odkształcenia plastycznego żeliwa ciągliwego o osnowie ferrytycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Based on the criterion of ductile fracture and progressive degradation of material stiffness, the finite element method (FEM) was used to determine changes in components of the stress state in a numerical model of the spheroidal graphite precipitate and ferritic matrix under the influence of increasing tensile forces leading ultimately to the matrix fracture. For different densities of the graphite precipitates, an increase in the volume of void surrounding the graphite precipitate at an instant of the fracture fonnation was calculated, assuming it to be equal to a critical value fCR of the void volume fraction in the Gurson-Tvergaard-Needelman (GTN) model. Using the GTN yield condition, in which the previously determined values offCR were allowed for, stretching of a cylindrical specimen until rupture was simulated by FEM, comparing the resulting stress-strain curve with the curve determined experimentally for the EN-GJS-400-18 cast iron.

PL

Na podstawie kryterium pękania ciągliwego oraz progresywnej degradacji sztywności materiału, metodą elementów skończonych (MES), wyznaczono zmiany wartości składowych stanu naprężenia w modelu numerycznym wydzielenia grafitu kulkowego i osnowy ferrytycznej pod wpływem rosnącej wartości sił rozciągających, aż do chwili pęknięcia osnowy. Dla różnych gęstości wydzieleń grafitu określono przyrost objętości pustki otaczającej wydzielenie grafitu w momencie powstania pęknięcia, przyjmując założenie, że jest ona równa krytycznej wartości udziału objętościowego pustek fcrz W modelu Gursona-Tvergaarda-Needelmana (GTN). Stosując warunek plastyczności GTN, w którym uwzględniono wcześniej wyznaczone wartości fCR, metodą MES przeprowadzono symulację rozciągania próbki walcowej, aż do chwili zerwania, porównując uzyskane zależności naprężenie-odkształcenie z doświadczalnie wyznaczoną krzywą rozciągania żeliwa EN-GJS-400-18.

Słowa kluczowe

EN

FEM modelling method; cast iron; stress and strain

PL

metoda elementów skończonych; żeliwo; naprężenie i odkształcenie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 349--353
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piekło J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, Chair of Foundry Process Engineering, Kraków

autor

Maj M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, Chair of Foundry Process Engineering, Kraków

Bibliografia

• [1] Gołaski L.: Elementy doświadczalnej mechaniki pękania., Politechnika Świętokrzyska, Kielce (1992).
• [2] Hombogen E., Motz J. M.: Ueber die Bruch zaehigkeit von graphithaltigen Eisen-Kohlenstoff-Gusswerkstoffen 29 (4) (1977) 115÷120.
• [3] Pusch G.: Das Bruchmechanik-Kontzept und seine Anwendung auf Guseisenwerkstoffe, Teil 1: Grundlagen, Konstruieren ÷ giessen 17 (3) (1992) 29÷35.
• [4] Piekło J., Maj M.: Determination of decohesion stress in cast iron matrix basing on the brittle fracture criterion and yield condition. Archives of Foundry Engineering 8 (3) (2008) 93÷96.
• [5] Pusch G., Liesenberg O., Huebner P., Brecht T., Krodel L.: Mechanische und bruchmechanische Kennwerte fuer Gusseisen mit Kugelgraphit, Konstruieren und Giessen 2 (1999) 10÷19.
• [6] Skrzypek J.: Podstawy mechaniki uszkodzeń. Politechnika Krakowska, Kraków (2006).
• [7] Gurson A. L.: Continuum theory of ductile rupture by void nucleation and growth, Part I Yield Criteria and Flow Rules for Porous Ductile Media. Journal of Engineering Materials and Technology, Transactions of the ASME 99 (1) (1977) 2÷15.
• [8] Tvergaard V.: Ductile fracture by cavity nucleation between larger Voids. J. Mech. Phys. Solids 30 (1982) 265÷286.
• [9] Tvergaard V., Needelman A.: Analysis of the cup-cone fracture in a round tensile bar. Acta Metallurgica 32 (1) (1984) 157÷169.
• [10] Tvergaard V.: Influence of Voids on shear band instabilities under plane strain conditions. International Journal of Fracture 17 (4) (1981) 389÷407.
• [11] Faleskog J., Gao X., Fong Shih C.: Cell model for nonlinear fracture analysis - I. Micromechanics calibration. International Journal of Fracture 89 (4) (1998) 355÷373.
• [12] Abaqus 6.11 Analysis User”s manual. Dassault Systemes (2011).