Effect of strain rate on ductile fracture. A new methodology

• Autorzy: Nowacki W. K. , Nowak Z. , Perzyna P. , Pęcherski R. B.

Warianty tytułu

PL

Nowa metoda analizy wpływu prędkości odkształcenia na zniszczenie plastyczne metali

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of our study is to discuss a new methodology to account for the effect of strain rate on ductile fracture phenomena. Theory of inelastic materials accounting for the effects of microshear bands and microdamage is presented. The influence of microshear bands is explained by means of a function describing the instantaneous contribution of shear banding in the total rate of plastic deformation. The experimental investigations of the effect of strain rate on ductile fracture with use of the results of a dynamic double shear test of DH-36 steel with thermographic observations are reported. The registration of temperature evolution during the deformation process can provide additional data for the identification of the shear banding contribution function and the onset of ductile fracture.

PL

W pracy przedstawiono nowy sposób analizy zjawiska zniszczenia ciągliwego metali z uwzględnieniem wpływu prędkości odkształcenia. Przedstawiono teorię materiałów niesprężystych z uwzględnieniem efektu pasm ścinania i mikrouszkodzeń. W opisie zjawiska płynięcia plastycznego uwzględniono wpływ mikropasm ścinania przez wprowadzenie funkcji opisującej chwilowy udział mikropasm ścinania w całkowitej prędkości deformacji plastycznej. Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych określających wpływ prędkości odkształcenia na zniszczenie i sposób wykorzystania obserwacji termograficznych w dynamicznej próbie podwójnego ścinania dla stali DH-36. Pomiary zmian temperatury podczas procesu deformacji dostarczają dodatkowych danych ułatwiających zidentyfikowanie funkcji udziału mikropasm ścinania dla danego materiału.

Słowa kluczowe

EN

effect of strain rate; ductile fracture; DH-36 steel; thermographic observation; dynamic double shear test

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 48 nr 4
• Strony: 1003--1026
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowacki W. K.

autor

Nowak Z.

autor

Perzyna P.

autor

Pęcherski R. B.

• Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland,

Bibliografia

• 1. Arias A., Rodr´ıguez-Mart´ınez J.A., Rusinek A., 2008, Numerical simulations of impact behaviour of thin steel plates subjected to cylindrical, conical and hemispherical non-deformable projectiles, Engineering Fracture Mechanics, 75, 1635-1656
• 2. Curran D.R., Seaman L., Shockey D.A., 1987, Dynamic failure of solids, Physics Reports, 147, 253-388
• 3. Dornowski W., Perzyna P., 2000, Localization phenomena in thermoviscoplastic flow processes under cyclic dynamic loadings, Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences, 7, 117-160
• 4. Duszek-Perzyna M.K., Perzyna P., 1994, Analysis of the influence of different effects on criteria for adiabatic shear band localization in inelastic solids, In: Material Instabilities: Theory and Applications, R.C. Batra and H.M. Zbib (Eds.), ASME Congress, Chicago, AMDVol.183/MDVol.50, ASME, New York, 59-85
• 5. Frąś T., Nowak Z., Perzyna P., Pęcherski R.B., 2010, Identification of the model describing viscoplastic behaviour of high strength metals, Inverse Problems in Science and Engineering
• 6. Gary G., Nowacki W.K., 1994, Essai de Cisaillement Plan Dynamique Appliqu´ee a des Tˆoles Minces, Journal de Physique IV, C8, 65-70
• 7. Johnson J.N., 1981, Dynamic fracture and spallation in ductile solids, J. Appl. Phys., 52, 2812-2825
• 8. Kelvin L., 1853, On the thermoelastic and thermo-magnetic properties of matter, Trans. Roy. Soc. Edinb., 20, 161, 57-77
• 9. Klepaczko J.R., Nguyen H.V., Nowacki W.K., 1999, Quasi-static and dynamic shearing of sheet metals, Eur. J. Mech. A/Solids, 18, 271-289
• 10. Klepaczko J.R., Rusinek A., Rodr´ıguez-Mart´ınez J.A., Pęcherski R.B., Arias A., 2009, Modelling of thermo-viscoplastic behaviour of DH-36 and Weldox 460-E structural steels at wide ranges of strain rates and temperatures, comparison of constitutive relations for impact problems, Mech. Mater., 41, 599-621
• 11. Kowalczyk-Gajewska K., Pęcherski R.B., 2009, Phenomenological description of the effect of microshear banding in micromechanical modelling of polycrystalline plasticity, Archives of Metallurgy and Materials, 54, 1145-1156
• 12. Łodygowski T., Perzyna P., 1997, Numerical modelling of localized fracture of inelastic solids in dynamic loading processes, Int. J. Num. Meth. Engng., 40, 4137-4158
• 13. Marsden J.E., Hughes T.J.R., 1983, Mathematical Foundations of Elasticity, PrenticeHall, Englewood Cliffs, New York
• 14. Nemat-Nasser S., Guo W.G., 2003, Thermomechanical response of DH-36 structural steel over a wide range of strain rates and temperatures, Mech. Mat., 35, 1023-1047
• 15. Nowacki W.K., Gadaj S.P., Luckner J., Nowak Z., Perzyna P., Pęcherski R.B., 2007, Effect of strain rate on ductile fracture, Report of the Award No FA8655-05-1-3049 from the European Office of Aerospace Research and Development
• 16. Nowacki W.K., 2001, Dynamic simple shear of sheets at high strain rates, In: Impact Engineering and Application, Proc. of 4th International Symposium on Impact Engineering, Elsevier, 83-90
• 17. Nowak Z., Perzyna P., Pęcherski R.B., 2007, Description of viscoplastic flow accounting for shear banding, Archives of Metallurgy and Materials, 52, 217-222
• 18. Perzyna P., 1963, The constitutive equations for rate sensitive plastic materials, Quart. Appl. Math., 20, 321-332
• 19. Perzyna P., 1966, Fundamental problems in viscoplasticity, Advances in Applied Mechanics, 9, 343-377
• 20. Perzyna P., 1984, Constitutive modelling of dissipative solids for postcritical behaviour and fracture, ASME J. Eng. Materials and Technology, 106, 410-419
• 21. Perzyna P., 1986, Internal state variable description of dynamic fracture of ductile solids, Int. J. Solids Structures, 22, 797-818
• 22. Perzyna P., 1995, Interactions of elasticviscoplastic waves and localization phenomena in solids, Proc. of IUTAM Symposium on Nonlinear Waves in Solids, August 1520, 1993, Victoria, Canada; J.L. Wegner and F.R. Norwood (Eds.), ASME, 114-121
• 23. Perzyna P., 2005, The thermodynamical theory of elasto-viscoplasticity. Review paper, Engineering Transactions, 53, 235-316
• 24. Perzyna P., 2008, The thermodynamical theory of elastoviscoplasticity accounting for microshear banding and induce anisotropy effecte, Mechanics, 27, 25-42
• 25. Pęcherski R.B., 1998, Macroscopic effect of microshear banding in plasticity of metals, Acta Mechanica, 131, 203-224
• 26. Rusinek A., Gadaj S.P., Nowacki W.K., Klepaczko J.R., 2002, Simulation of heat exchange during simple shear of sheet steel, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 40, 2, 317-337
• 27. Shima S., Oyane M., 1976, Plasticity for porous solids, Int. J. Mech. Sci., 18, 285-291
• 28. Yoshida K., Myauchi K., 1978, Experimental studies of mechanical behaviour as related to sheet metal forming, In: Mechanics Sheet Metal Forming, Plenum Press, New York, 19-49