PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Theoretical and numerical issues on ductile failure prediction - an overview

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Problemy teoretycznej i numerycznej analizy plastycznego pękania - wybrane zagadnienia
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The main goal of this paper is to give a general overview of some of the recent advances accomplished in the description of ductile damage, both from a theoretical and numerical point of view. To start with, the classical local theory with regard to the thermodynamics of irreversible processes is reviewed where a general elasto-plastic damage model is established. It is also highlighted the assumptions and limitations behind the classical theory when the constitutive equations are obtained from the solution of a constrained maximisation problem. Recent advances on the non-local modelling of ductile damage are also addressed where we shed some light on the principles and consequences of non-locality in elasto-plastic damage models. The issues regarding the efficient numerical implementation of both local and non-local theories are also discussed where special attention is devoted to the implementation of non-local models. In particular, a novel computational strategy, suitable for implementations in commercial programs, is presented for the explicit finite element code LS-DYNA in detail. A FORTRAN code excerpt is given in which the main steps for the implementation of the model are schematically depicted. The effectiveness of the non-local model is assessed through the simulation of an axisymmetric specimen and a sheet metal forming process. It is shown that in both cases the non-local numerical strategy is able to diminish the pathological mesh dependency inherently present in local elasto-plastic damage models.
PL
Celem pracy jest przedstawienie przeglądu najnowszych osiągnięć w zakresie opisu plastycznego pękania, zarówno od strony teoretycznej jak i numerycznej. Na wstępie omówiono klasyczną lokalną teorię odnoszącą się do termodynamiki nieodwracalnych procesów, wykorzystywaną do opisu ogólnego modelu sprężysto-plastycznego pękania. Naświetlono również założenia i ograniczenia klasycznej teorii pojawiające się wtedy, kiedy równania konstytutywne są uzyskiwane z rozwiązania problemu minimalizacji z ograniczeniami. Omówiono też ostatnie osiągnięcia w zakresie nie lokalnego modelowania sprężysto-plastycznego pękania, pokazując zasady i konsekwencje wynikające z nie lokalnego traktowania tego procesu. Zagadnienia związane z efektywnym numerycznym opisem lokalnej i nielokalnej teorii są również omówione w pracy, a specjalną uwagę poświęcono implementacji modeli nie lokalnych. Nowa strategia obliczeniowa, umożliwiająca implementację tych modeli w komercyjnych programach symulacyjnych, została szczegółowo przedstawiona na przykładzie LS-DYNA. Fragmenty kodu w języku FORTRAN, w których pokazano główne kroki implementacji, są przytoczone w pracy. Efektywność nie lokalnego modelu jest oceniona na podstawie symulacji odkształcania osiowosymetrycznych próbek oraz procesów tłoczenia. Wykazano, że w obydwóch analizowanych przypadkach nielokalna strategia numeryczna pozwala na obniżenie wrażliwości rozwiązania na rozmiar siatki, które jest nierozerwalnie związane ze sprężysto-plastycznymi modelami pękania.
Wydawca
Rocznik
Strony
279--293
Opis fizyczny
Bibliogr. 36 poz., rys.
Twórcy
  • Department ofMechanical Engineering - DEMec Faculty of Engineering, University of Porto - FEUP Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 Porto, Portugal, cesarsa@fe.up.pt
Bibliografia
  • Atkins, A. G., 1981, Possible explanation for unexpected departures in hydrostatic tension-fracture strain relations, Metal Science, 15, 81-83.
  • Andrade, F.X.C., Andrade Pires, F.M., Cesar de Sa, J.M.A., Malcher, L., 2009a., Nonlocal integral formulation for a plasticity-induced damage model, Computer Methods in Materials Science, 9(1), 49-54.
  • Andrade, F.X.C, Cesar de Sa, J.M.A., Andrade Pires, F.M., Malcher, L., 2009b, Nonlocal formulations for Lemaitre's ductile damage model, Proceedings of X International Conference on Computational Plasticity, Barcelona, Spain.
  • Andrade, F.X.C, Andrade Pires, F.M., Cesar de Sa, J.M.A., Malcher, L. 2009c, Improvement of the numerical prediction of ductile failure with an integral nonlocal damage model, International Journal of Material Forming, 2, 439-442.
  • Andrade, F.X.C, Cesar de Sa, J.M.A., Andrade Pires, F.M., 2010, A ductile damage nonlocal model of integral-type at finite strains: formulation and numerical issues, International Journal of Damage Mechanics (In print).
  • Benvenuti, E., Borino, G., 2002, A thermodynamically consistent nonlocal formulation for damaging materials, European Journal of Mechanics A/Solids, 21, 535-553.
  • Borino, G., Failla, B., Polizzotto, C, 2003, A symmetric nonlocal damage theory, International Journal of Solids and Structures, 40, 3621-3645.
  • Borino, G., Fuschi, P., Polizzotto, C, 1999, A thermodynamic approach to nonlocal plasticity and related variational principles, Journal of Applied Mechanics, 66, 952-963.
  • Cesar de Sa, J.M.A., Areias, P.M.A., Zheng, C, 2006, Damage modelling in metal forming problems using an implicit non-local gradient model, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 195, 6646-6660.
  • Cesar de Sa, J.M.A., Zheng, C, 2007, A comparison of mesh-less and finite element approaches to ductile damage in forming processes, Computer Methods in Materials Science, 7(2), 262-268.
  • Cesar de Sa, J.M.A., Andrade Pires, F.M., Andrade, F.X.C, 2010, Local and nonlocal modeling of ductile damage, Chapter 2 in book Advanced Computational Materials Modeling: From Classical to Multi-scale Techniques, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim (Germany).
  • Cockcroft, M. G., Latham, D. J., 1968, Ductility and workability of metals, Journal of the Institute of Metals, 96, 33-39.
  • Datsko, J., 1966, Material Properties and Manufacturing Process, John Wiley & Sons, New York.
  • De Borst, R., Mtihlhaus, H., 1992, Gradient-dependent plasticity: formulation and algorithmic aspects, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 35, 521-539.
  • De Souza Neto, E.A., 2002, A fast, one-equation integration algorithm for the Lemaitre ductile damage model, Communications in Numerical Methods in Engineering, 18, 541-554.
  • De Souza Neto, E.A., Peric, D., Owen, D.R.J., 1994, A model for elastoplastic damage at finite strains: algorithm issues and applications, Engineering Computations, 11, 257-281.
  • De Vree, J.H.P., Brekelmans, W.A.M., van Gils, M.A.J., 1995, Comparison of nonlocal approaches in continuum damage mechanics, Computers & Structures, 4, 581-588.
  • Freudenthal, A.M., 1950, The Inelastic Behaviour of Engineering Materials and Structures, John Wiley & Sons, New York.
  • Geers, M.G.D., Ubachs, R.L.J.M., Engelen, R.A.B., 2003, Strongly non-local gradient-enhanced finite strain elastoplasticity, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 56, 2039-2068.
  • Jirasek, M., Rolshoven, S., 2003, Comparison of integral-type nonlocal plasticity models for strain-softening materials, International Journal of Engineering Science, 41, 1553-1602.
  • Jirasek, M., 2007, Nonlocal damage mechanics, Revue Europeene de Genie Civil, 11, 993-1021.
  • Lemaitre, J., 1996, A Course on Damage Mechanics, Springer, New York.
  • Lemaitre, J., 1985, A continuous damage mechanics model for ductile fracture, Journal of Engineering Materials and Technology, 107, 83-89.
  • McClintock, F.A., 1968, A criterion for ductile fracture by growth of holes, Journal of Applied Mechanics, 35, 363-371.
  • Mediavilla, J., Peerlings, R., Geers, M.G.D., 2006, A nonlocal triaxiality-dependent ductile damage model for finite strain plasticity, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 195, 4617-4634.
  • Norris, D.M., Reaugh, J.E., Moran, B., Quinones, D.F., 1978, A plastic-strain, mean-stress criterion for ductile fracture, Journal of Engineering Materials and Technology, Transactions ASME, 100, 279-286.
  • Oyane, M., Shima, S., Tabata, T., 1978, Considerations of basic equations and their application in the forming of metal powders and porous metals, Journal of Mechanical Working Technology, 1, 325-341.
  • Peerlings, R.H., De Borst, R., Brekemals, W.A., De Vree, J.H., 1996, Gradient-enhanced damage for quasi-brittle materials, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 39, 1512-1533.
  • Pijaudier-Cabot, G., Bazant, Z.P., 1987, Nonlocal damage theory, Journal of Engineering Mechanics, 113(10), 1512-1533.
  • Polizzotto, C, Borino, G., Fuschi, P., 1998, A thermodynamic consistent formulation of nonlocal and gradient plasticity, Mechanics Research Communications, 25(1), 75-82.
  • Rice, J. R., Tracey, D. M., 1969, On the ductile enlargement of voids in triaxial stress fields, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 17, 201-217.
  • Ricci, S., Brtinig, M., 2007, Numerical analysis of nonlocal anisotropic continuum damage, International Journal of Damage Mechanics, 16, 283-299.
  • Stromberg, L., Ristinmaa, M., 1996, FE-formulation of a nonlocal plasticity theory, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 136, 127-144.
  • Simo, J.C., Hughes, T.J.R., 1998, Computational Inelasticity, Springer, New York.
  • Tai, W., Yang, B.X., 1987, A new damage mechanics criterion for ductile fracture, Engineering Fracture Mechanics, 27,371-378.
  • Tvergaard, V., Needleman, A., 1995, Effects of nonlocal damage in porous plastic solids, International Journal of Solids and Structures, 32(8/9),1063-1077.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BUJ5-0043-0019
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.