Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental determination and numerical simulation of material and damage behaviour of 3D printed polyamide 12 under quasi-static loading

Schob D., Roszak R., Sagradov I., Sparr H., Ziegenhorn M., Kupsch A., Léonard F., Müller B. R., Bruno G.

Archives of Mechanics

|

2019

|

Vol. 71, nr 4-5

507--526

EN

In order to characterise the material and damage behaviour of additively manufactured polyamide 12 (PA12) under quasi-static load and to implement it in a numerical model, experiments under quasi-static load as well as microstructural investigations were carried out. Selective laser sintering (SLS) was used as the manufacturing process. For the classification of the material behaviour, quasi-static cyclic tests with holding times as well as tensile tests were performed. X-ray refraction and computed tomography (CT) were used to investigate the damage behaviour. The Chaboche model, which has already been applied for metallic materials under thermomechanical loading, served as the basis for the selection of the numerical material model. The same procedure was used for the selection of the damage model, where the Gurson–Tvergaard–Needleman (GTN) model was chosen, which was already used for porous metallic materials. The Chaboche model shows very good agreement with experimental results. Furthermore, the coupling with the GTN model allows a very good modelling of the damage behaviour. Finally, it could be shown that the selected models are suitable to simulate the material and damage behaviour of 3D printed PA12.

2

Modelling of superplastic deformation for metallic alloys using a cavity based approach

Marzbali M. H.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2017

|

Vol. 81, nr 2

61--96

EN

Purpose: In this study, modeling of superplastic deformation characteristic for metallic alloys was investigated using GTN failure criteria in viscoplastic framework. Design/methodology/approach: The proposed model studied the simultaneous effects of cavitation and deformation parameter and considered the effects of strain hardening, static and dynamic recoveries, and hydrostatic stress. This cavity based model was then implemented in a creep subroutine in ABAQUS 6.12 finite element software. Findings: Experimental results of Aluminum 5083 from different studies were used to verify the model and evaluate its reliability. Afterwards, numerical simulations for uniaxial tension were performed, and good agreement between experimental and modeling results was obtained. Research limitations/implications: This study showed that using a viscoplastic framework with a cavity criterion ensures more precise pressure-time algorithm, lower deformation time and better failure predictions. These capabilities provides forming more complex parts and different geometries. Accordingly, applying this model is recommended to predict the behaviour of other metallic superplastic alloys.

3

Prediction and validation of hot tearing in permanent mold steel casting using a viscoplastic damage model

Hadzic S., Schmidtne Kelity E., Sommitsch K.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, No. 1

36--42

EN

Hot tears are unacceptable defects, which can be found in final steel casting products. It is believed that a hot tear forms at the mushy zone with a high fraction of solid due to an applied tensile strain. In this work the simulation of the solidification and deformation processes are carried out using commercial software combined with a user-defined constitutive model. The shrinkage porosity information is coupled to the constitutive deformation model in the solid state to calculate the materials damage, where a viscoplastic model can predict the hot tear formation in permanent mold steel alloy casting. A good correlation between experimental findings and predicted damage is observed.

PL

Pękania są uszkodzeniami dyskwalifikującymi wyrób, mogącymi występować w produktach końcowych odlewania stali. Uważa się, że pękanie powstaje z powodu powstających naprężeń rozciągających w strefie pół-ciekłej przy wysokim tarciu ciała stałego. W niniejszej pracy symulacja krzepnięcia i proces deformacji przeprowadzone zostały przy zastosowaniu przemysłowego oprogramowania w połączeniu z określonym przez użytkownika modelem konstytutywnym. Informacja o powstałej w wyniku krzepnięcia rzadziźnie jest włączona do modelu konstytutywnego odkształceń w stanie stałym, co pozwala obliczyć uszkodzenie materiału. W tym przypadku model lepkoplastyczny może przewidzieć tworzenie się pęknięcia przy odlewaniu stopów stali do formy. Zaobserwowano dobrą korelację między wynikami doświadczalnymi i uszkodzeniami przewidywanymi przez model.

4

Wyboczenie dynamiczne cienkościennych słupów z materiałów lepkoplastycznych

Mania R. J.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2010

|

Z. 387

3-140

PL

Niniejsza praca jest poświęcona wyboczeniu dynamicznemu lub jak w literaturze synonimicznie nazywane jest to zjawisko: stateczności dynamicznej, czy też odpowiedzi dynamicznej cienkościennych konstrukcji płytowych obciążonych impulsem o skończonym czasie trwania. Analizowane są krótkie słupy o zamkniętych przekrojach poprzecznych w kształcie prostokąta. Słupy te są poddane ściskaniu w płaszczyznach ścian składowych impulsem dynamicznym, który może mieć różne kształty. Rozpatrywane są materiały izotropowe i ortotropowe opisane równaniami konstytutywnymi uwzględniającymi wrażliwość materiału na efekt prędkości odkształcenia (EPO). Materiały takie są nazywane materiałami lepkoplastycznymi. Dotychczas zaledwie w kilku pracach rozważano stateczność dynamiczną płyt i powłoki walcowej z materiału lepkoplastycznego. Nie było natomiast analizy konstrukcji złożonej, jakąjest słup o ścianach płaskich, nie dokonano także porównania rozwiązań uzyskanych dla różnych modeli materiału - sprężystoplastycznego ze sprężysto-lepkoplastycznym. W przyjętym modelu płytowym ścian słupa uwzględniono wpływ ścinania poprzez opis zgodny z teorią ścinania pierwszego rzędu, a wyprowadzenie równań Lagrange'a oparto na zasadzie Hamiltona. Stan lepkoplastyczny materiału opisano równaniem Perzyny. Obliczenia numeryczne przeprowadzono metodą elementów skończonych przy zastosowaniu pakietu ANSYS. Dynamiczne obciążenia krytyczne wyznaczano na podstawie omówionych w pracy kryteriów (najczęściej stosowano kryterium Budiansky'ego-Hutchinsona). Stwierdzono wyraźny związek wielkości dynamicznego obciążenia krytycznego z faktem uwzględnienia w opisie własności materiału - wrażliwości jego na efekt prędkości odkształcenia, tzn. z przyjęciem modelu materiału lepkoplastycznego. Po wprowadzeniu i przeglądzie literatury dotyczącej dynamicznego zachowania konstrukcji płytowych oraz sformułowaniu celu pracy, w rozdziale czwartym podano przegląd impulsowych obciążeń dynamicznych występujących w przyrodzie i stosowanych w opisie obciążeń dynamicznych w rozwiązaniach analitycznych. W rozdziale piątym zamieszczono podstawowe zależności wykorzystywane w analizie stateczności dynamicznej ortotropowych konstrukcji zbudowanych z cienkich płyt prostokątnych. Rozdział ten zawiera także wyprowadzenie równań stateczności dynamicznej dla teorii ścinania pierwszego rzędu z uwzględnieniem wszystkich sił bezwładności. W rozdziale szóstym omówiono stosowane do wyznaczania dynamicznych obciążeń krytycznych kryteria stateczności dynamicznej. Rozdział siódmy zawiera podstawowe równania teorii plastyczności stowarzyszonego płynięcia oraz teorii lepkoplastyczności w zakresie wykorzystanym w uzyskanym rozwiązaniu. Rozdział ósmy to omówienie zastosowanej metody rozwiązania oraz problemów, które wiązały się z jej realizacją, zaś rozdział dziewiąty to prezentacja uzyskanych wyników badań i obliczeń numerycznych. Pracę zamykają uwagi końcowe.

EN

This work deals with dynamic buckling or as it is often called in literature: the dynamic instability or dynamic response of thin-walled plate structures under the pulse loading of finite duration. The short columns with closed rectangular cross section are analyzed. These columns are subjected to dynamic compressive pulse in the plane of component walls. This pulse can be of different shape in time. The isotropic or orthotropic materials are discussed, being described by rate-dependent constitutive equations (in Polish, the strain rate effect is described with shortcut EPO). These type of materials are known as viscoplastic. Review of literature shows only few papers considering dynamic buckling of plates and cylindrical shells. There exists no analysis of combined structures - as the column of plate walls is. Until now there was no comparison of solutions obtained for different material models - between elastic-plastic and viscoplastic ones. The applied model of column walls as thin plates considers the shear influence onto deformations according to First Shear Deformation Theory. The viscoplastic material behavior with Perzyna model is described. The numerical calculations were performed by the finite element method with the application of ANSYS package software. The dynamic buckling load was established with application of dynamic buckling criteria discussed in this work (most often with Budiansky-Hutchinson criteria application). The close relationship between critical buckling load and the consideration of strain rate sensitive material behavior was found, it means with the viscoplastic material model application. After the introduction and the review of literature on the dynamic buckling of plate structures, the thesis of the work is formulated. In chapter four a variety of dynamic pulses present in nature and commonly used to describe the dynamic loading in analytical solutions are discussed. The basic set of governing equations applied in the dynamic buckling analysis of rectangular orthotropic plate structures are presented in chapter five. This chapter also contains derivation of equations of motion of the first-order shear deformation laminated plate theory with all inertia terms present. In chapter six the criteria usually applied for dynamic critical load determination are discussed. Chapter seven includes the fundamental equations of the associated plastic flow theory and viscoplastic formulation in the framework used in this work. Chapter eight contains the discussion of applied method of solution and problems connected with its completion. Chapter nine presents the summary of both analytical and numerical results. The final remarks close the work.

5

Izotropic damage in viscoplastic flow conditions

Pyrzowski Ł.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska

|

2007

|

z. 112

275-282

EN

The damage mechanics is a very important branches of solid mechanics. Although it is still developing, it has already been applied to many engineering problems. This paper includes information about the viscoplastic type of constitutive modeling, the presentation of mechanical representation of damage by variable D, effective stress concept, equations of the chosen damage model and the Chaboche viscoplastic constitutive model including damage effects. Also the identification procedure of damage parameters with practical example and MES applications in the commercial program MSC.Marc is presented.

PL

Mechanika zniszczenia jest obecnie jedną z ważniejszych gałęzi mechaniki ciał stałych. Jest to cały czas rozwijająca się dziedzina nauki, która znalazła swoje zastosowania w problemach inżynierskich. W artykule zaprezentowano podstawowe informacje na temat lepkoplastyczności i jej zastosowania, koncepcję mechanicznej reprezentacji zniszczenia przez zmiermą D, koncepcję naprężeń efektywnych, równania opisujące zniszczenie oraz lepkoplastyczny model Chaboche'a z uwzględnieniem zniszczenia. Ponadto, w artykule przedstawiono procedurę identyfikacji parametrów zniszczenia dla przyjętej koncepcji wraz z przykładem praktycznym oraz przykład prezentujący wykorzystanie przedstawionych praw w MES w programie MSC.Marc.

6

On micro-damage in hot metal working. Part 1: Experimental investigation

Liu Y., Foster A. D., Lin J., Farrugia D. C. J., Dean T. A.

Engineering Transactions

|

2006

|

Vol. 54, iss. 4

271-287

EN

An experimental programme was defined and performed to investigate the characteristics of micro-damage for a plain CMn and a free machining steel under hot forming conditions. To investigate damage locations - at grain boundaries and around second phase inclusions - a series of constant strain rate tests were carried out on the free machining steel, which contained manganese sulphide inclusions. Specimens from both materials were strained to failure under tension using a Gleeble material simulator at a constant temperature of 1273 K, with strain rates = 0.01-10 s-1. The damage characteristics of the two different steel microstructures was analysed through microstructural examinations of the tested specimens. Particular attention is focussed on damage locations and features. To investigate the recovery of materials between the intervals of hot deformation, a series of two-step tensile tests were carried out at 1273 K and 10 s-1. The two-step specimens were initially deformed to a strain varying from 0.3-0.7, held for varying recovery periods of 0.3-10 s, then stretched to failure. Flow stress features and strains to failure during the second stage of deformation were analysed with respect to different recovery periods and strain levels at the first stage of deformation. The damage features discovered from the experimentation and microstructural examination provide theoretical evidence to form unified viscoplastic damage constitutive equations for hot forming of free machining steels, which are described in the companion paper.