Title (srp)

Unapređenje, implementacija i eksperimentalna verifikacija numeričkog modeliranja oštećenja i loma metala primenom faznog modeliranja

Author

Živković, Jelena, 1989-

Contributor

Dunić, Vladimir, 1983-
Grujović, Nenad, 1966-
Jovičić, Gordana, 1967-
Rakić, Dragan, 1979-
Milovanović, Vladimir, 1979-
Burzić, Zijah, 1958-

Description (srp)

Rezime:Model faznog polja oštećenja (eng. Phase Field Damage Model - PFDM)predstavlja najsavremeniji vid simulacije predviđanja razvoja oštećenja iprslina u materijalu. U ovoj disertaciji je modifikovan fon Mizesovmaterijalni model za plastičnost metala i implementirana je poboljšanavarijanta PFDM da bi se simuliralo žilavo ponašanje metala. Poboljšanjakoja su predložena i implementirana u okviru ove doktorske disertacije su:1) nov oblik promenljive sprezanja plastičnosti i oštećenja koja seaktivira nakon dostizanja kritične vrednosti ekvivalentne plastičnedeformacije;2) proširenje fon Mizesovog modela dvointervalskom funkcijomtečenja koja se sastoji od perfektne plastičnosti ili linearnog ojačanja saproširenom Simovom funkcijom ojačanja.Eksperimentalna ispitivanja jednoosnim zatezanjem izvršena su naepruvetama od legure aluminijuma 5083 i čelika S355 u cilju identifikacijeparametara materijala za verifikaciju implementiranog PFDM. Naizmeničnaiterativna šema, multiplikativna dekompozicija gradijenta deformacije ilogaritamska mera deformacije implementirani su u softver PAK koji radina principu metode konačnih elemenata. Predložena implementacija PFDM jeprvo verifikovana na primeru sa jednim konačnim elementom iz literature, azatim su sprovedena eksperimentalna ispitivanja uzoraka i numeričkasimulacija odgovarajućih MKE modela. Zabeleženo je odlično kvalitativno ikvantitativno preklapanje krivih zavisnosti sila-pomeranje dobijeniheksperimentalno i numerički. Prednosti predložene implementacije PFDMsu bolja kontrola simulacije razvoja oštećenja u konstrukcijama napravljenimod legure aluminijuma ili čelika, kao i lako proširenje postojećeg fonMizesovog modela plastičnosti.

Description (srp)

-

Description (eng)

Abstract:Phase-Field Damage Model (PFDM) represents a state-of-the-art simulationtool for predicting damage and crack evolution in materials. This dissertation showsthe modification of the von Mises metal plasticity material model and implementationof improved PFDM to simulate ductile behaviour of metallic materials. Proposed andimplemented improvements in this thesis are:1) modified variable that couples plasticity and damage and is activated afterthe critical equivalent plastic strain is reached;2) extension of the von Mises plasticity model by a two-stage yield functionconsisting of perfect plasticity or linear hardening and extended Simo-type hardeningfunction.Experimental uniaxial tensile tests were performed using aluminium alloy 5083and steel S355 specimens to identify the material parameters for verifying theimplemented PFDM. The staggered iterative scheme, multiplicative decomposition ofthe deformation gradient, and logarithmic strain measure are implemented into PAKsoftware based on the finite element method (FEM). Firstly, the proposed PFDMimplementation is verified by the “one finite element“ example from the literature, andafter that, the experimental tests on specimens and numerical simulation ofcorresponding FE models were performed. Excellent qualitative and quantitativeoverlapping of the force-displacement curves obtained experimentally andnumerically is recorded. Advantages of the proposed PFDM implementation are bettercontrol of the simulation of damage evolution in aluminium alloy or steel structures,and a straightforward extension of the existing von Mises plasticity model.

Object languages

Serbian

Date

2022

Rights

Creative Commons License
This work is licensed under a
CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Identifiers