Comparison of two models of numerical simulation of low cycle fatigue of a plastic material with small rigid inclusions

• Autorzy: Temis J M , Azmetov K Kh , Fleming W J

Warianty tytułu

PL

Porównanie dwóch modeli symulacji numerycznej niskocyklowego zmęczenia materiału plastycznego z drobnymi i sztywnymi wtrąceniami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Theory of Cells and a numerical FE method based on strain cyclic plasticity, damage model and technology of died elements were used for a prediction of the fatigue life of a metal matrix composite material. Results of calculations were compared with experimental fatigue data. It was shown that the predicted fatigue life of MMC using the method of cells was in close agreement with the experimental results for life outside of low cycle fatigue regime of 1000 cycles or less. The results obtained from the mathematical simulation procedure show that the failure occurs in several steps – the process of damage accumulation in the material and the process of crack growth. The results of prediction of time of the composite material full fracture are in good agreement with experimental data. The comparison show that both the numerical method and the theory of cells can be used to predict fatigue life of MMC to within an acceptable degree of accuracy.

PL

W pracy zastosowano teorię komórkową i numeryczną metodę elementów skończonych opartą na odkształceniowo cyklicznej plastyczności, wprowadzono model zniszczenia oraz uwzględniono technologię wytłaczania do określenia trwałości zmęczeniowej kompozytów metalowo-ceramicznych. Wyniki obliczeń porównano z badaniami doświadczalnymi. Zaobserwowano, że wyniki teoretyczne uzyskane z zastosowaniem teorii komórkowej były w zgodzie z eksperymentem dla niskocyklowego obciążenia zmęczeniowego, tj. dla 1000 cykli i poniżej. Rezultaty otrzymane w drodze symulacji numerycznych modelu matematycznego wskazały, że zniszczenie zmęczeniowe przebiega w kilku etapach – w wyniku akumulacji uszkodzeń i wskutek wzrostu szczeliny. Obliczenia czasu do pełnego pęknięcia kompozytu pokryły się z wynikami doświadczalnymi w dobrym stopniu. Po porównaniu efektywności metody numerycznej oraz teorii komórkowej stwierdzono w podsumowaniu, że obydwie metody mogą być stosowane do wyznaczania trwałości zmęczeniowej metalowo-ceramicznych materiałów kompozytowych z uzyskaniem zadawalającej dokładności.

Słowa kluczowe

EN

low cycle fatigue; cyclic plasticity; damage accumulation model

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 51 nr 2
• Strony: 463--474
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz. rys.

Twórcy

autor

Temis J M

• Central Institute of Aviation Motors, Moscow, Russia

autor

Azmetov K Kh

• Central Institute of Aviation Motors, Moscow, Russia

autor

Fleming W J

• Northumbria University, School of Computing, Engineering and Information Sciences, Newcastle upon Tyne, U.K.

Bibliografia

• 1. Aboudi J., 1991, Mechanics of Composite Materials – A Unified Micromechanical Approach, Elsevier, Amsterdam, pp. 328
• 2. BatheE K.-J., 1996, Finite Element Procedures, New Jersey, Prentice Hall, Inc., pp. 1038
• 3. Fleming W.J., Dowson A.L., 1999, Prediction of the fatigue life of an aluminium metal matrix composite using theory of cells, Science and Engineering of Composite Materials, 8, 4, 181-189
• 4. Fleming W.J., Temis J.M., 2002, Numerical simulation of cyclic plasticity and damage of an aluminium metal matrix composite with particulate SiC inclusions, International Journal of Fatigue, 24, 1079-1088
• 5. Macha E., 2001, A review of energy-based multiaxial fatigue failure criteria, The Archive of Mechanical Engineering, XLVIII, 71-101
• 6. Putchkov I.V., Temis J.M., 1987, Elastoplastic and damage model of structure material, Fifth USSR Symposium of Low Cycle Fatigue – Failure Criteria and Material Structures, Volgograd, 2, 50-52 [in Russian]
• 7. Putchkov I.V., Temis Y.M., Dowson A.L., Damri D., 1995, Development of a finite element based strain accumulation model for the prediction of fatigue lives in highly stressed Ti components, International Journal of Fatigue, 17, 6, 385-398
• 8. Temis J.M., 1989, Plasticity and creep of GTE components under cyclic loadings, Problems of Strength and Dynamics of Aviation Motors, Vol. 4, CIAM Proceedings, 1237, 32-50 [in Russian]
• 9. Temis J.M., 1994, Simulation of processes of non-isothermal elastoplastic deformation energy Power plant components, [In:] Dynamics and Strength of Machines. Mechanism and Machine Theory, K.V. Frolov et al. (Edit.), Vol. 1-3, Moscow, Mashinostroenie, 263-268 [in Russian]
• 10. Temis Y.M., Azmetov Kh.Kh., Zuzina V.M., 2009, Low-cycle fatigue simulation and life time prediction of high stressed structures, Solid State Phenomena, Trans. Techn. Publications, Switzerland, 147-149, 333-338
• 11. Temis J.M., Putchkov I.V., 1992, Characteristics of elastoplastic deformation and failure rate of structure materials under cyclic loading, [In:] Articles “Applied Problems of Durability and Plasticity. Solution methods”, Nizhny Novgorod University, 82-89 [in Russian]