Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Computer Methods in Materials Science

2 Nowak K.

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: creep fracture

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Uncertainty of lifetime evaluation for CAFE creep damage model

Nowak K.

Computer Methods in Materials Science

2011

Vol. 11, No. 2

315-323

In the paper the influence of material microstructure randomness upon statistically observed scatter of experimental results on macroscopic level will be searched through. It is well known that a lot of random factors influence the lifetime of engineering structures working under elevated temperatures. Among them are variations of loading and temperature. Although they can be controlled in laboratory conditions the scatter of experimental results of creep tests is still very large. Remaining variability is mainly due to randomness of material structure. Not only lifetime of structure, set here as the time to first macroscopic defect, but also other parameters like strain to failure or steady-state strain rate are of random characters. Macroscopically the scatter of creep test results can be modelled by some probabilistic distribution of material constants used in macroscopic equations. But this approach cannot explain the reasons of this scatter. To reflect the importance of material structure the multiscale model has been built where the influence of polycrystalline grains pattern on damage development process is modelled by cellular automata simulation described in previous author’s papers. Only the variability of grains geometry, obtained using discrete Voronoi tessellation, has been taken into account. Material structure is homogenous as all grain properties, including mean grain diameter over Representative Volume Element, remain constant. Macroscopic results obtained by finite element part of the model are statistically analysed and correlations are established between parameters that can be measured in early stages of creep life like instantaneous strain, primary strain or steady-strain rate and parameters obtained at end of test: time to failure and strain to failure. It is demonstrated that this correlation is very important for predicting the lifetime of creeping structures and it allows estimating the statistical distribution of the lifetime and reliability of the whole structure.

W pracy badany jest wpływ losowości mikrostruktury materiału na niejednoznaczność wyników doświadczeń obserwowalnych w skali makro. Oczywiste jest, że na rozrzut wyników, szczególnie czasu życia konstrukcji pracujących w podwyższonych temperaturach, oddziałuje wiele różnych czynników losowych. Najważniejsze z nich to zmienność warunków pracy takich jak obciążenie i temperatura. Pomimo, iż mogą one być dość dokładnie kontrolowane w warunkach laboratoryjnych, rozrzut wyników doświadczeń jest także znaczny. Wynika on z losowości mikrostruktury materiału. Nie tylko czas życia struktury, liczony jako, czas do pojawienia się pierwszego makroskopowego defektu, ale też inne parametry, takie jak odkształcenie przy zniszczeniu, prędkość pełzania ustalonego mają charakter losowy. Do wykazania znaczenia struktury materiału został użyty model wieloskalowy, w którym wpływ polikrystalicznej budowy materiału na rozwój procesu rozwoju uszkodzenia został zamodelowany za pomocą automatów komórkowych. Rozważana struktura materiału jest jednorodna, wszystkie ziarna mają takie same właściwości oraz średnią wielkość. Zmienny jest kształt ziaren. Przeprowadzone symulacje wykazały, że otrzymany rozrzut czasu do zniszczenia dla zniszczenia między-krystalicznego w warunkach pełzania jest tego samego rządu jak rozrzut wyników doświadczeń.

Micro- versus macro- modelling of creep damage

Nowak K.

Computer Methods in Materials Science

2009

Vol. 9, No. 2

249-255

The results of creep damage tests in constant temperature for polycrystalline materials can be approximated by two straight lines on time-to-failure versus strain rate log-log graph. The steeper line at longer times-to-failure and lower strain rates is connected with brittle failure. The second line of reduced slope for short times and large strain rates represents ductile damage. In Continuum Damage Mechanics (CDM) brittle damage can be modelled using Kachanov equation and ductile damage using Hoff approach. To model the transition region the combination of these equations can be used. In present paper the continuous Kachanov equation is replaced by Cellular Automata (CA) model of damage development in microscale to back-up this complex phenomenon by microstructural changes. Microscopic observations show that, depending on loading and temperature levels, creep damage is affected heavily by material microstructure. For high loads and lower temperatures final failure is of ductile character, i.e. occurs mostly within material grains. In opposite case (low load and high temperature) inter-granular defects prevail causing brittle failure. For macroscopically observed transition region both micro-mechanisms come to interplay. Whereas the ductile failure can be well described by methods of continuum mechanics, the process of brittle deterioration exhibits more scatter as it is much more governed by microstructure of grain boundaries. In previous author?s work the technique of CA is developed for material structure modelling and brittle failure initiation. The same methodology is used in the present paper for conditions when both, ductile and brittle processes are of importance. The Hoff theory of ductile failure, based on the assumption of material incompressibility and power law for creep strain under constant load, is implemented in Abaqus package and coupled with CA model of brittle failure proposed earlier. Thus, the proposed description falls into category of CAFE methodology pursued recently in metallurgy. Concurrent running of both models yields effectively transition points on log-log diagram of time to failure. The results of above descriptions are compared with experimental observations.

W pracy kontynualne podejście do modelowania przejścia pomiędzy kruchym a ciągliwym zniszczeniem w warunkach pełzania zostało zastąpione poprzez użycie automatu komórkowego. Pozwoliło to na opis tego skomplikowanego zjawiska poprzez nawiązanie do zmian mikrostruktury materiału. W poprzednich pracach autora technika automatów komórkowych została zastosowana do modelowania struktury materiału i inicjalizacji zniszczenia kruchego. Ta sama metoda została użyta w obecnej pracy, w której zniszczenie kruche i ciągiwe są równouprawnione. Teoria zniszczenia ciągliwego Hoffa została zaimplementowana przy pomocy pakietu Abaqus i sprzężona z modelem zniszczenia kruchego realizowanym przez automat komórkowy. W ten sposób zaproponowana metoda zawiera się w klasie metod CAFE (Cellular Automata Finite Element). Równoległe uruchomienie obu modeli pozwala na efektywne wyznaczenie punktów przejściowych na wykresie logarytmicznym zależności czasu do zniszczenia od naprężenia. Wyniki są porównane z obserwacjami doświadczalnymi zamieszczonymi w literaturze.