Modelowanie konstrukcji powłokowej z uwzględnieniem procesu rozwoju uszkodzeń

• Autorzy: Mika P.

Warianty tytułu

EN

Modelling of shell structures with damage growth process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozwój metod numerycznych i dostępność szybkich komputerów umożliwia zastosowanie coraz bardziej złożonych modeli teoretycznych zaimplementowanych w programach komputerowych (np. ABAQUS, [1], pozwalających na projektowanie z wykorzystaniem rezerw nośności konstrukcji. Modele te pozwalają na analizę nukleacji, wzrostu i propagacji mikrouszkodzeń w warunkach pełzania, prowadzących w konsekwencji do formowania się makrouszkodzeń, a w drugim etapie do propagacji makropęknięć tworzących front zniszczenia. Podstawowym problemem projektowym będzie takie ujęcie zagadnienia, by w przewidywanym czasie eksploatacji konstrukcji nie dopuścić do zapoczątkowania drugiego etapu eksploatacji, natomiast w przypadku pojawienia się pierwszych makropęknięć należy określić czas pozostały do całkowitego zniszczenia przekroju nośnego. W pracy przeprowadzono badania możliwości opisu konstrukcji powierzchniowych, w warunkach ewolucji kruchego uszkodzenia, przez przyjęty model matematyczny. Zastosowano tensorowy model konstytutywny [2], z uwzględnieniem zmiennej sztywności materiału opisanej tensorem uszkodzeń, włączony do programu ABAQUS w procedurze użytkownika UMAT. Otrzymane wyniki dowodzą możliwości praktycznego zastosowania przyjętego sformułowania konstytutywnego do modelowania konstrukcji inżynierskich.

EN

Engineering structures frequently exhibit changeable stress fields, caused by e.g. micro crack growth. As a consequence of this growth the deterioration of material properties, such as rupture toughness, strength, rigidity and lifetime reductions should be modelled. The process of damage growth usually accelerates after the first crack appears, followed by macrocracks, which combine together changing the structure thickness. The numerical study of this phenomenon is proposed with a special interest in the time of initial macroscopic cracks appearance at a point, the location of the first cracks and rupture front propagation, the physical properties of the structure material which affect the possible mechanisms of the damage front development and the mode of the failure front propagation. A way of numerical modeling of the failure front propagation in structures is of particular interest addressed in this study.

Słowa kluczowe

PL

mechanika uszkodzeń; tensor uszkodzeń; metoda elementów skończonych; konstrukcja powłokowa; modelowanie komputerowe

EN

damage mechanics; damage tensor; finite element method; membrane structure; computer modelling

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: z. 58, nr 3/II
• Strony: 405--412
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., il.

Twórcy

autor

Mika P.

• Politechnika Krakowska, Instytut Technologii Informatycznych Inżynierii Lądowej,

Bibliografia

• [1] ABAQUS manuals, ver. 6.7, Dassault Systemes Simulia Corp., Providence, RI, USA
• [2] Litewka A, Hult J.: One Parameter CDM Model for Creep Rupture Prediction, Eur. J. Mech., A/Solids, 8/1989, s. 185-200.
• [3] Vakulenko A. A., Kachanov M. L.: Continuum Theory of Medium with Cracks (In Russian), Izv. A. N. SSSR, MTT, 1971, s. 159-166.
• [4] Murakami S., Sanomura Y.: Creep and creep damage of copper under multiaxial state of stress, In: Plasticity Today, Eds. A. Sawczuk and G. Bianchi, Elsevier Appl. Sci., 1985, s. 535-551.
• [5] Litewka A.: On stiffness and strength reduction of solids due to crack development, Eng. Fracture Mech., 25/1986, s. 637-643
• [6] Żuchowski R.: Analysis of failure processes of metals under conditions for thermal fatigue (in Polish), Sci. Papers. Inst. Mat. Sci and Appl. Mech., Wrocław University of Technology, Monograph 18/1986.
• [7] Mika P.: On interaction between damage growth and material stiffness in 3-D structures, J. Theor. Appl. Mech., 4/1999, s. 755-778
• [8] Mika P.: Well-posedness analysis for a temperature-dependent elastic-brittle damage model, Proc. of Conference on Computer Methods in Mechanics, Zielona Góra, 2009, s. 309-310
• [9] Hsiao J., Fong M., Gibbons T. B.: Application of continuum damage mechanics in multi-dimensional creep failure analysis - an efficient finite element solution, ASME Pressure Vessels Piping Div Publ Pvp., 354/1997, s. 39-51
• [10] Szuwalski K., Życzkowski M.: On the phenomenon of decohesion in perfect plastisity, Int. J. Soi. Struct, 9/1973, s. 85-98
• [11] Barlow J., Davies G.A.O.: Selected FE benchmarks in structural and thermal analysis, NAFEMS report FEBSTA Rev. l, National Agency for Finite Elements Methods and Standards, National Eng. Lab., East Kilbride. Scotland, 1986.