Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

A sensitiyity analysis on artificial neural networks fracture predictions in sheet metal forming operations

100%

Di Lorenzo R. , Ingarao G. , Micari F.

Computer Methods in Materials Science

|

2008

|

tom Vol. 8, No. 2

103-110

EN

In the last years the investigation of formability limits in sheet metal forming operations was one of the topic in the academic and industrial research due to the wide interest on fracture prevention in such processes. Many approaches were proposed mainly based on the development of fracture criteria or on the utilisation of Forming Limit Curves (FLCs). Actually, such approaches are not effective enough, in particular, when complex deformation path are concerned, namely when multi-step processes are taken into account. The authors have recently proposed a different approach to fracture prediction based on the utilisation of artificial intelligence tools. Such approach is based on the idea that a properly designed and trained artificial neural network is able to predict fracture occurrence for different deformation conditions i.e. for different processes. The early results of the application of such approach were very satisfactory but the robustness of the prediction has to be demonstrated. In this paper, the authors present the results of a sensitivity analysis performed on the neural network fracture predictions in order to assess the robustness of such predictive tool.

PL

Ze względu na duże zainteresowanie w zapobieganiu powstawania pęknięć w tłoczonych blachach, analiza odkształcalności granicznej w procesach tłoczenia była w ostatnich latach przedmiotem badań w licznych ośrodkach akademickich i przemysłowych. Zaproponowano wiele rozwiązań opartych na kryteriach pękania oraz na wykresach odkształcalności granicznej. Rozwiązania te nie są obecnie wystarczająco skuteczne, szczególnie w przypadku analizowania złożonych dróg odkształcenia, na przykład w procesach wielostopniowych. Autorzy zaproponowali ostatnio odmienne podejście do przewidywania pękania blachy, oparte na sztucznej sieci neuronowej. Ideą tego podejścia jest założenie, że prawidłowo zaprojektowana i nauczona sieć neuronowa jest w stanie prawidłowo przewidywać pojawienie się pęknięcia w różnych warunkach odkształcenia, na przykład w różnych procesach. Wstępne wyniki tej analizy były obiecujące, ale dla potwierdzenia skuteczności metody należy przeprowadzić analizę wrażliwości modelu na zmiany warunków procesu. W niniejszym artykule zaprezentowano wyniki takiej analizy uzyskane dla sztucznej sieci neuronowej przewidującej pękanie blach i na tej podstawie oceniono niezawodność tego modelu.

2

Lemaitre's damage nonlocal model performance under crack initiation and propagation

100%

Seabra M. , Cesar de Sa J.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

tom Vol. 13, No. 1

30--35

EN

Modelling of ductile fracture is a rather challenging task due to the complexity of the physical phenomena involved. In ductile metals, material progressive degradation, which is strongly associated with large plastic straining, may be captured using the Lemaitre damage model. Nevertheless, to model the propagation of macro-cracks, the use of a discontinuous approach is in general imperative. Therefore, in this work, the Lemaitre Damage model is combined with the XFEM for a complete description of ductile failure. In addition, as in general continuous softening models suffer from pathological mesh dependence, a non-local formulation is implemented and its effects on crack initiation and propagation are evaluated.

PL

Modelowanie pęknięć plastycznych jest zagadnieniem trudnym ze względu na złożoność występujących zjawisk fizycznych. W metalach plastycznych postępujące zniszczenie materiału, związane ściśle z dużymi odkształceniami plastycznymi, może być opisane modelem opracowanym przez Lemaitre’a. Niemniej jednak model propagacji makro uszkodzeń wymaga uwzględnienia nieciągłości tych zjawisk. Dlatego w niniejszej pracy model uszkodzeń Lemaitre’a został połączony z modelem XMES, co pozwoliło na kompletny opis zjawiska pęknięcia plastycznego. Ponadto, ponieważ modele ciągłe stosowane do opisu mięknięcia materiału są uzależnione od siatki elementów skończonych, zastosowano sformułowanie nielokalne, co umożliwiło modelowanie zarówno inicjacji jak i rozprzestrzeniania się pęknięć.

3

Modelling S235JRG2 steel load-carrying capacity and micro-damage development for static and quasi-static loads

88%

Wcislik W.

Challenges of Modern Technology

|

2011

|

tom Vol. 2, no. 3

58--61

EN

This paper deals with the analysis of plastic deformation and damage development in S235JRG2 steel in complex stress states and at different rates of loading. The material Gurson Tvergaard Needleman (GTN) model was applied. The analysis was performed for notched bars subjected to tension. An attempt was made to investigate the impact of load conditions on the value of critical void volume fraction (fc) in the GTN model. Numerical computations carried out with the use of GTN model made it possible to identify the sites of ductile fracture initiation.

4

Effect of strain rate on ductile fracture. A new methodology

88%

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

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2010

|

tom Vol. 48 nr 4

1003-1026

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.

5

Finite Element Analysis of Nodal Release Approach to Model Ductile Fracture in Metal Sheets

75%

Behrens B. , Bir Sidhu K.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

tom Vol. 7, No. 2

289-293

EN

The FE-simulation of ductile fracture processes for discrete crack propagation using nodal release approach is well established for modelling crack in metal sheet. In this method, the crack is assumed to initiate or propagate along the element edges; hence, a new crack boundary is generated in the sheet continuum. Therefore, when a criterion at a node is reached then that node is duplicated into two nodes having same initial co-ordinates, and hence this way crack is extended by one element length each increment. However, the greatest drawback of this method is that a very fine mesh is required in order to realistically model crack propagation, if the trajectory of the crack is not known a priori. Therefore, this increase time and cost of calculating the crack extension. However, in case of Blanking process, the crack trajectory is unknown; hence the nodal release method cannot be directly implemented in order to simulate the ductile crack propagation. Therefore, the nodal release method has to be modified in which first the direction of crack extension is calculated and then, accordingly, the local element topology near the crack-tip is modified such that the nodes of elements are moved to predicted crack-tip in order to accommodate the crack extension. The advantage of this method is that it is possible to model the predicted crack with only slight modification in the local mesh near to the crack tip. However, it is necessary to interpolate history variables from old local elements to the new local elements at the vicinity of crack-tip which could lead to small loss of accuracy to predict the subsequent crack extension. However, the advantage of this method is that remeshing can be either completely eliminated or reduced to a greater extend during the simulation. Therefore, in this paper, a FEM model is presented with an attempt to model ductile fracture using the nodal release approach, which is further implemented in commercial FE software - MSC.MarcŽ together with predefined user-subroutines. Consequently, the ability of these two approaches to predict the blanked edge profile are analysed and compared with experimental results.

PL

Modelowanie sil plastycznego pękania przy dyskretnej reprezentacji pęknięcia z wykorzystaniem metody elementów skończonych jest powszechnie wykorzystywane w symulacji propagacji pękania w blachach stalowych. Zazwyczaj w MES zakłada się powstanie i propagację pęknięcia wzdłuż krawędzi elementów. Jednak to powoduje powstanie nowej granicy pęknięcia w siatce MES. Dlatego w przypadku kiedy krytyczna wartość pękania w danym wężle jest przekroczona, węzeł zostaje zduplikowany i podczas kolejnych kroków obliczeń nowe pęknięcie inicjalizuję się w siatce MES. W wyniku tego, pęknięcie propaguje się o kilka długości elementów w danym kroku obliczeń. W niniejszej pracy, zaprezentowane podejście "nodal release approach" wykorzystano do symulacji propagacji plastycznego pęknięcia. Obliczenia wykonano w komercyjnym pakiecie MSC.Marc* wzbogaconym o procedury Autorów. Wyniki uzyskane z symulacji porównano z wynikami eksperymentu.

6

Evaluation of four fracture criteria in compressive loading conditions

75%

Bořkovec J. , Petruška J.

Postępy w Inżynierii Mechanicznej

|

2013

|

tom nr 1(1)

7--16

EN

Suitability of various fracture criteria in the case of compressive loading conditions are performed in this work. Four fracture criteria were investigated: constant fracture strain, EWK, Oh and Xue-Wierzbicki. The first two are already implemented in PamCrash v2005.1, while the latter two had to be programmed as a user material. These models were applied to the technological process of bolt-head trimming. The digital simulation was compared with the experimental results. Constant strain fracture had insufficient results because calibration conditions were not consistent with the simulation. Xue-Wierzbicki is a versatile criterion, but it is not suitable for compressive loading conditions either. Good conformity was observed with EWK and Oh criteria.

PL

W pracy przedstawiono przydatność różnych kryteriów pękania w warunkach obciążeń ściskających. Badano cztery kryteria: stałych odkształceń, EWK, Oh oraz Xue-Wierzbickiego. Pierwsze dwa są zaimplementowane w programie PamCrash v.2005.1, natomiast dwa pozostałe należało zaprogramować. Stwierdzono, że kryterium stałych odkształceń daje niewystarczające rezultaty, a kryterium Xue-Wierzbickiego, chociaż uniwersalne, jest nieprzydatne dla warunków obciążeń ściskających. Dobrą zgodność uzyskano dla kryteriów EWK i Oh.

7

Computer Aided Design of Wires Extrusion from Biocompatible Mg-Ca Magnesium Alloy

75%

Milenin A. , Gzyl M. , Rec T. , Płonka B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

tom Vol. 59, iss. 2

551--556

EN

Mathematical model of small-diameter wires extrusion from biocompatible MgCa08 (Mg - 0.8% Ca) magnesium alloy was developed in the current paper in order to determine window of allowable technological parameters. Compression and tensile tests were carried out within temperature range 250-400°C and with different strain rates to determine the fracture conditions for the studied alloy. Finite element (FE) analysis was used to predict the billet temperature evolution and material damage during processing. The extrusion model takes into account two independent fracture mechanisms: a) surface cracking due to exceeding of the incipient melting temperature and b) utilization of material formability. FE simulations with different initial billet temperatures and pressing speeds were performed in order to determine the extrusion limit diagram (ELD) for MgCa08 magnesium alloy. The developed ELD was used to select the parameters for the direct extrusion of wires with diameter of 1 mm. Then, the extrusion of twelve wires was conducted at 400°C with pressing speed 0.25 mm/s. It was reported that the obtained wires were free from defects, which confirmed the good agreement between numerical and experimental results.

PL

W pracy zaproponowano model matematyczny procesu wyciskania prętów o małych średnicach z biokompatybilnego stopu magnezu MgCa08 (Mg - 0.8% Ca). Na podstawie opracowanego modelu możliwy jest dobór parametrów technologicznych rozpatrywanego procesu. Model procesu wyciskania zawiera model do prognozowania utraty spójności materiału, który został opracowany w oparciu o próby spęczania oraz jednoosiowego rozciągania w zakresie temperatur 250-400°C dla różnych prędkości odkształcenia. W oparciu o metodę elementów skończonych (MES) przeprowadzona została analiza numeryczna rozkładu temperatury oraz wskaźnika wykorzystania odkształcalności materiału w procesie wyciskania. Zaproponowany model zawiera dwa możliwe mechanizmy utraty spójności: a) wynikający z lokalnego przekroczenia temperatury topnienia, b) wynikający z wyczerpania zapasu plastyczności. W oparciu o przeprowadzoną analizę MES procesu wyciskania dla różnych temperatur oraz prędkości wyciskania opracowano diagram ELM (extrusion limit diagram) dla stopu MgCa08. Na podstawie opracowanego diagramu ELM dobrano parametry procesu wyciskania prętów o średnicy 1 mm. Weryfikację modelu procesu wyciskania dla stopu MgCa08 wykonano w warunkach laboratoryjnych, gdzie przeprowadzono dwunasto żyłowy proces wyciskania prętów w temperaturze 400°C i prędkości 0.25 mm/s. Otrzymane pręty były| wolne od wad. co potwierdziło dobrą zgodność pomiędzy wynikami numerycznymi i eksperymentalnymi.

8

Funkcja odkształcalności granicznej dla procesów wykrywania

75%

Kut S.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2009

|

tom Vol. 29, nr 1

93-102

PL

Projektowanie oprzyrządowania do procesu wykrawania, uwzględniające jakość geometryczną otrzymywanych wyrobów, jest obecnie bardzo trudne. Jakość geometryczna wykrawanego elementu nie zależy tylko od założonego luzu czy metody wykrawania, ale także od wielu innych czynników: geometrycznych, technologicznych i materiałowych. Obecnie technolog w zasadzie nie dysponuje narzędziami, które pozwoliłyby na etapie projektowania procesu określić jakość powierzchni przecięcia. Dotyczy to zarówno wykrawania zwykłego, jak i dokładnego. Dostępne metody numeryczne, oparte głównie na MES, pozwalają z dużą dokładnością określać ugięcie czy zaokrąglenie wykrawanego elementu, lecz nie pozwalają skutecznie prognozować początku pękania ciągliwego i jego trajektorii bez eksperymentalnej weryfikacji modelu numerycznego. Z tego względu opracowano i zaproponowano funkcję pozwalającą przewidywać już na etapie projektowania początek pękania ciągliwego w różnych warunkach i podczas stosowania różnych metod wykrawania (w tym dokładnego).

EN

Currently, developing the tolling for material blanking process, where the geometrical quality of finished product is accounted for, is very difficult. The geometrical quality of the blank depends not only on assumed clearance value or cutting method, but also on multiple various geometrical, process and material factors. Currently, the process engineer has no generally tools available to determine the cross-cut section quality during the process design phase. This applies both to standard and precision blanking. Available numerical methods are based mainly on FEM and enable high precision blank bending or rolling over, whereas they are unable to forecast the beginning of ductile fracture phase and its trajectory precisely without experimental verification of the numerical model. Therefore the function to determine the beginning of ductile fracture phase depending on various conditions and blanking methods (including precision blanking) during the design phase has been proposed and developed.

9

Comparison of various ductile fracture models and their fracture envelopes

63%

Sebek F. , Kubik P. , Hulka J. , Petruska J.

Modelling and Optimization of Physical Systems

|

2013

|

tom z. 12

53--58

EN

For the best prediction of ductile fracture when complex loading is applied, it is necessary to calibrate and to use convenient ductile fracture model. Ductile fracture initiation is especially influenced by the shape of fracture envelope. Hence, such model should consider the dependence of the stress triaxiality and deviatoric state parameter to fracture strain. In this paper are presented shapes of fracture envelopes for various fracture models which were calibrated for the austenitic stainless steel. Firstly, the plasticity of given steel was investigated. Then, the calibration constants of selected ductile fracture models were identified using various specimens and experiments. Finally, the description of their suitability is discussed.

CS

Pro co nejlepší predikci tvárného porušování při aplikování komplexního zatěžování je třeba kalibrovat a používat vhodný model tvárného porušování. Iniciace tvárného porušování je zvláště ovlivněna tvarem plochy porušení. Tudíž takový model by měl uvažovat dopad triaxiality napětí a deviátorového parametru na lomové přetvoření. V tomto článku jsou prezentovány tvary ploch porušení pro různé modely porušování, které byly kalibrovány pro austenitickou nerezovou ocel. Nejprve byla studována plasticita dané oceli. Poté byly identifikovány kalibrační konstanty vybraných modelů tvárného porušování pomocí různých vzorků a experimentů. Nakonec je diskutován popis vhodnosti jejich použití.

10

Badania odporności na pękanie w PSO i PSN materiału o znacznej ciągliwości

63%

Chmielowiec P. , Braszczyńska K.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

2003

|

tom Z. 78

71-77

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na pękanie stali L415MB, przeznaczonej do budowy rurociągów do przesyłu ropy i gazu. Badania wykonano z zastosowaniem dwóch parametrów mechaniki pękania: współczynnika intensywności naprężeń K i całki J. Wartość współczynnika intensywności naprężeń wyznaczono dla warunków pękania w PSO i PSN. Krytyczne wartości całki JIc ustalono przy uzyciu techniki "wielu próbek" i techniki "spadku potencjału przy zasilaniu prądem zmiennym".

EN

In this article the results of the testing of fracture toughness of ductile L415MB steel have been presented. The stress intensity factor was calculated for plane strain and plane stress conditions of the material. The KIc parameter was investigated based on ASTM E399. The Kc parameter under plane stress was researched based on "the R - curve technique" described in ASTM E561. Dyring the testing the J - integral was also calculated by means of two different methods.The first one was "the multiple specimen methods", the second was "drop potential method using AC current source".

11

Wpływ stopnia trójosiowości stanu naprężeń na wartość odkształcenia nukleacji mikropustek w stali S235JR

63%

Kossakowski P. , Wciślik W.

Przegląd Mechaniczny

|

2013

|

tom nr 3

15--21

PL

W niniejszym artykule podjęto próbę numerycznego wyznaczenia podstawowego parametru modelu GTN, jakim jest odkształcenie plastyczne konieczne do zainicjowania pustki. Wykorzystując model MES, wyznaczono rozkład naprężeń i odkształceń wokół wydzielenia Fe3C w stali S235JR w warunkach stopnia trójosiowości stanu naprężeń równego 0,516 i 0,739. Uzyskane rezultaty porównano z wynikami zamieszczonymi w pracy w której analizowano rozkłady odkształceń wokół wydzielenia w warunkach wysokiego stopnia trójosiowości stanu naprężeń wynoszącego 1,345.

EN

In the present paper an attempt was made to determine the basie parameter of GTN model, which is the plastic strain needed to initiate a void. Using the FEM model, the distribution of stesses and strains around the Fe3C separation in S235JR steel in conditions of stress state triaxiality equal to 0,516 and 0,739 was determined. Obtained results were compared with those given in the work, in which the distribution of deformation around the separation in high stress state triaxiality amounting to 1,345 was analyzed.

12

The influence of the martensite α’ phase occurring in the structure of cold rolled austenitic Cr-Ni steel on its mechanical properties

51%

Kurc A. , Kalinowska-Ozgowicz E.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2009

|

tom Vol. 37, nr 1

21-28

EN

Purpose: In this paper the mechanical properties and structure of cold rolled austenitic stainless steel X5CrNi18-8 with a draft of 17%-78% were presented. Design/methodology/approach: The main methods used for these researches were the static tensile test, microhardness and metallographic observations by optical microscopy. The tested samples have also been analyzed fractographically. The amount of martensite α’ in the obtained microstructures was investigated with X-ray diffraction patterns. The scope of this study was to achieve the correlations between the mechanical and structural properties of cold rolled stainless steel. Findings: Results showed increasing the mechanical properties (Rm, Rp0.2, HV) and decreasing the plasticity (A) with the increasing degree of draft during cold rolling of investigated austenitic stainless steel. Research limitations/implications: In future examinations there is a need to broadening the methodology about the magnetic properties investigations which in the more precise way permit to define the quantity of the martensite α’ phase in the structure of steel X5CrNi18-10 and describe its morphology. Practical implications: A wide range of practical applications of austenitic X5CrNi18-8 steel sheets is warranted by both their high corrosion resistance and high plastic properties, especially in the supersaturated state. Originality/value: The analytic dependence of the yield point (Rp0.2) of the investigated steel on the draft degree in cold rolling has been confirmed.

13

Numeryczny model pękania dla stali dwufazowych

51%

Perzyński K. , Madej Ł.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

tom Vol. 83, nr 4

141--146

PL

Celem badań jest opracowanie modeli numerycznych odzwierciedlających mechanizmy pękania w stali dwufazowej Dual Phase (DP), bazujących na koncepcji cyfrowej reprezentacji materiału. Zaproponowane w pracy rozwiązanie wykorzystuje sprzęgnięcie dwóch podejść numerycznych szeroko stosowanych w symulacjach o charakterze komercyjnym: metody elementów skończonych i rozszerzonej metody elementów skończonych. Podejście takie umożliwia stosunkowo łatwe wykorzystanie modeli pękania kruchego oraz ciągliwego w praktycznych zastosowaniach ze względu na użycie standardowych rozwiązań stosowanych w aplikacjach numerycznych. Nowatorskie jest zastosowanie cyfrowej reprezentacji materiału i koncepcji modelowania wieloskalowego do opisu zachowania się materiału w niższych skalach wymiarowych. Opracowany model został zweryfikowany z wynikami pomiarów zrealizowanych podczas testu wywijania otworu (HE – Hole Expansion).

EN

Development of a robust model of failure for Dual Phase (DP) steels based on modern numerical approaches that take microstructure explicitly into account during simulation is the main aim of the paper. Modeling procedure is based on conventional numerical damage models, however combined with the DMR (Digital Material Representation) approach. As a result, a combined model of ductile and brittle fractures which occur in ferrite and martensite, respectively, was established. Ductile fracture is modelled by the Ductile Fracture criterion implemented within conventional FE model, while brittle one is predicted by more sophisticated eXtended Finite Element Method (XFEM). Proper data transfer protocols between these two methods were also proposed to create a hybrid numerical model. Developed solution was validated with experimental data from the hole expansion (HE) test.

14

Some remarks on the relation between microstructure and mechanical properties in mismatched weld joints.

51%

Ranatowski E.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

tom R. XXII, nr 5

745-748

EN

A brief consideration of the constraint effect in relation microstructure - mechanical properties in micro- and macroscopic scale at heterogeneous weld joints. The strength of heterogeneous weld joints and conditions for producing the brittle and ductile fracture in under- and overmatched weld joints under static tension are presented.

PL

Ustalono zwięzłą charakterystykę wpływu więzów mechanicznych w relacji struktura-własności mechaniczne w skali mikro- i makroskopowej dla niejednorodnych połączeń spawanych. Określono warunki wytrzymałościowe oraz powstania kruchych lub ciągliwych pęknięć w w/w połączeniach spawanych podczas rozciągania.

15

Crack initiation analysis in structural steel by application of micromechanical approach.

51%

Rakin M. , Cvijovic Z. , Grabulov V. , Sedmak A.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

tom R. XXII, nr 5

741-744

EN

Crack initiation in a structural steel, following void nucleation, growth and coalescence, has been analysed. The so-called coupled approach of micromechanical analysis of material damage has been applied. Such an approach is based on experimental testing of both precracked and non-precracked specimens, finite element (FE) calculations and metallurgical analysis. Numerical analyses of ductile-fracture initiation in ferritic steel were carried out through participation in the round robin project organised by European Structural Integrity Society (ESIS) [1]. Smooth round specimens and CT specimens were tested. Critical values of micromechanical damage parameters determined for smooth specimen were used to predict the onset of crack initiation in CT specimen and subsequently to model its stable growth. The analysis of the first phase of ductile fracture, void nucleation, was carried out by applying quantitative metallographic analysis of size and number of non-metallic inclusions. Based on this analysis, initial void volume fraction, used as input information in the large strain (updated Lagrangian) FE calculation, was determined. The results obtained suggest that the critical values of micromechanical parameters according to GTN model may be used for approximate prediction of ductile fracture initiation on CT specimen for tested steel.