Zastosowanie mechaniki zniszczenia w analizie stanów awaryjnych konstrukcji metalowych

• Autorzy: Kossakowski P.

Warianty tytułu

EN

Application of damage mechanics in the analysis of pre-failure states of metal structures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono podstawowe informacje na temat mechanizmów zniszczenia metali. Przybliżono założenia modelu uwzględniającego wpływ uszkodzenia na degradację wytrzymałości materiału jak również opisano zmodyfikowany model materiału Gursona-Tvergaarda-Needlemana (GTN), który jest obecnie podstawowym modelem zniszczenia zalecanym w analizach stanów awaryjnych stalowych konstrukcji budowlanych. W pracy przedstawiono również wyniki numerycznej symulacji zniszczenia elementu rozciąganego wykonanego ze stali S235JR. Zastosowanie modelu GTN z powodzeniem umożliwiło określenie nośności analizowanego elementu oraz pozwoliło na symulację zniszczenia w oparciu o analizę wzrostu mikrouszkodzeń.

EN

The article presents basic information on the damage mechanisms in metals. The application of a general model which takes into account the impact of the damage on material strength degradation is presented, as well as a modified Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) material model, which is currently recommended as a basic model to apply in the analysis of pre-failure states in steel building structures. The paper presents a numerical simulation of a failure of a tensile element made of steel S235JR. The use of GTN model has successfully enabled an estimate of the carrying capacity of the analysed element and allowed a simulation of damage basing on the analysis of microdamage growth.

Słowa kluczowe

PL

mechanika zniszczenia; model Gursona-Tvergaarda-Needlemana; stal S235JR; mikrouszkodzenie; obliczenia numeryczne; stan awaryjny

EN

damage mechanics; Gurson-Tvergaard-Needleman model; steel S235JR; microdamage; numerical simulation; pre-failure state

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska
• Rocznik: 2012
• Tom: z. 59, nr 3/II
• Strony: 177--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il.

Twórcy

autor

Kossakowski P.

• Politechnika Świętokrzyska, Kielce,

Bibliografia

• [1] 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, l, 1977, pp. 2-15.
• [2] Tvergaard V.: Influence of Voids on Shear Band Instabilities under Plane Strain Condition, International Journal of Fracture 17, 4, 1981, pp. 389-407.
• [3] Tvergaard V., Needleman A.: Analysis of The Cup-Cone Fracture in a Round Tensile Bar, Acta Metallurgica, 32, l, 1984, pp. 157-169.
• [4] PN-EN 1993-1-10:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1-10: Udarność i ciągliwość międzywarstwowa materiału.
• [5] Sedlacek G., Feldmann M., Kuhn B., Tschickardt D., Höhler S., Müller C., Hensen W., Stranghöner N., Dahl W., Langenberg P., Münstermann S., Brozetti J., Raoul J., Pope R., Bijlaard F.: Commentary and Worked Examples to EN 1993-1-10 “Material toughness and through thickness properties” and other toughness oriented rules in EN 1993, JRC Scientific and Technical Reports, European Commission Joint Research Centre, 2008.
• [6] Kossakowski P.G.: An Analysis of the Load-Carrying Capacity of Elements Subjected to Complex Stress States with a Focus on the Microstructural Failure, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 10, 2, 2010, pp. 15-39.
• [7] Kossakowski P.G., Trąmpczyński W.: Numeryczna symulacja zniszczenia stali S235JR z uwzględnieniem wpływu uszkodzeń mikrostrukturalnych, Przegląd Mechaniczny, 4, 2011, s. 15-22.
• [8] Kossakowski P.G.: Simulation of Ductile Fracture of S235JR Steel Using Computational Cells With Microstructurally-Based Length Scales, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 50, 2, 2012 (w druku).
• [9] Faleskog J., Gao X., Shih C.F.: Cell model for nonlinear fracture analysis - I. Micromechanics calibration, International Journal of Fracture, 89,4, 1998, pp. 355-373.
• [10] Richelsen A.B, Tvergaard V.: Dilatant Plasticity or Upper Bound Estimates for Porous Ductile Solids, Acta Metallurgica et Materialia, 42, 8, 1994, pp. 2561-2577.
• [11] Abaqus 6.10 Analysis User's Manual, Dassault Systemes, 2010.
• [12] PN-EN 10002-1:2004 Metale. Próba rozciągania. Część 1: Metoda badania w temperaturze otoczenia.
• [13] Określenie struktury materiałów (pobranych z konstrukcji), analiza porównawcza z parametrami stali wzorcowej, Raport z badań w ramach projektu nr R04 007 01, Politechnika Warszawska, Warszawa, 2008.