Modeling and simulation of elasto-viscoplastic anisotropic behavior of tantalum including the ductile damage effect

• Autorzy: Paris T. , Saanouni K. , Francois M. , Delaplanche D.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie i symulacja numeryczna sprężysto lepko plastycznegoanizotropowego zachowania tantalu z uwzględnieniem efektu plastycznego pękania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

At room temperature, the tantalum is shown to exhibit a high and typical strain rate sensitivity. Various experimental tests including uniaxial tensile test in the three plane direction, relaxation and cyclic shear tests have been conducted at room temperature in order to study the mechanical behavior of tantalum. Based on this experimental data, an elasto-viscoplastic model is developped including the initial viscoplastic anisotropy as well as the isotropic ductile damage effects using an enhanced viscosity effect. Using the framework of the thermodynamics with state variables, an appropriate state and dissipation potentials are proposed to account for, the initial viscoplastic flow anisotropy, the mixed non linear isotropic and kinematic hardenings and the isotropic ductile damage effect. Specific developments are made to introduce different isotropic type hardenings thanks to a coupling between cumulative plastic strain and viscous or kinematic hardening effects. The proposed model, implemented into ABAQUS explicit via the user subroutine vumat, is used to simulate different experimental tests in order to determine the accurate values of the overall material parameters. The special treatment of the plane stress case is addressed and shown to describe the anisotropic behavior. Finally, some simple 2D and 3D simulations of deep drawing tests are carried out to validate the accuracy of the proposed model.

PL

W temperaturze pokojowej tantal wykazuje typową wysoką wrażliwość na prędkość odkształcenia. Szereg testów, w tym jednoosiowy test rozciągania, relaksacji i cykliczny test ścinania, zostało przeprowadzonych w temperaturze pokojowej w celu poznania mechanicznych własności tantalu. Bazując na otrzymanych danych eksperymentalnych opracowano sprężyste lepko plastyczny model uwzględniający początkową lepko plastyczną anizotropię jak również izotropowy efekt plastycznego pękania. Wykorzystując termodynamiczne podejście ze zmiennymi stanu zostały zaproponowane zmienne stanu i potencjały dyssypacyjne aby uwzględnić anizotropie w początkowym lepko plastyczny płynięciu, oraz aby połączyć nieliniowe izo­tropowe i kinematyczne modele umocnienia oraz efekty plastycznego pękania. Szczególny nacisk położono na opracowanie złożonych modeli umocnienia materiału. Opracowany model zaimplementowano w programie ABAQUS/EXPLICIT przez procedurę użytkownika Vumant. Model ten został wykorzystany do symulacji różnych testów w celu identyfikacji dokładnych wartości parametrów materiałowych. W pracy przedstawiono również wyniki prostych symulacji w 2D i 3D testów głębokiego tłoczenia przeprowadzone w celu weryfikacji poprawności proponowanego modelu.

Słowa kluczowe

EN

viscoplasticity; anisotropy; damage; plane stress; tantalum; finite element analysis

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 9, No. 1
• Strony: 25--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Paris T.

autor

Saanouni K.

autor

Francois M.

autor

Delaplanche D.

• University of Technology of Troyes, ICD/LASMIS, CNRS, FRE 2848 BP 2060 10010 Troyes, France,

Bibliografia

• 1. Chen, S., Kocks, U., High temperaturę plasticity in copper polycrystals, in: Freed W. K., A.D (ed.), High Temperature Constitutive Modeling, Theory and Applications, ASME, 1991.
• 2. Cottrell, A., Biłby, B., Dislocation theory of yielding and strain ageing of iron, Proc. Phys. Soc. London, Sec. A62, 1949,49-62.
• 3. Delobelle, P., Synthesis of the elastoviscoplastic behavior and modelization of an austenitic stainless steel over a large temperature range, under uniaxial and biaxial loadings, part I Behavior, Int. J. of Plasticity, 9, 1993, 65-85.
• 4. Delobelle, P., Synthesis of the elastoviscoplastic behavior and modelization of an austenitic stainless steel over a large temperature range, under uniaxial and biaxial loadings, part II  Phenomenological modelization, Int. J. of Plasticity, 9, 1993,87-118.
• 5. Delobelle, P., Robinet, P., Bocher, L., Experimental study and phenomenological modelization of ratcheting under uniaxial and biaxial loading on an austenitic stainless steel, Int. J. of Plasticity, 11, 1995, 295-330.
• 6. Marquis, D., Etude theorique et verification experimentale d'un modele de plasticite cyclique, Master's thesis, Universite Pierre et Marie Curie, Paris 6, 1979.
• 7. Paris, T., Modelisation du comportement mecanique des liaisons soudees heterogenes ta/ta6v  :  Comportement et critere de rupture, Ph.D. thesis, Universite de Technologie de Troyes, 2008.
• 8. Saanouni, K., Sur Panalyse de la fissuration des milieux elasto-viscoplastiques par la theorie de rendommagement continu, Ph.D. thesis, Universite de Technologie de Compiegne, 1988.
• 9.  Saanouni, K., Chaboche, J., Computational damage mechanics. application to metal forming, numerical and computational methods, Elsevier Oxford, 3(7), 2003, 321-376.
• 10. Saanouni, K., Forster, C., BenHatira, F., On the inelastic flow with damage, Int. J. Damage Mech, 3(2), 1994, 140-169.
• 11. Simo, J., Taylor, R., A return mapping algorithm for plane stress elastoplasticity, Int. J. Num. Meth. Engng., 22, 1986, 649-670.