Roads and Bridges - Drogi i Mosty
11, 4, 2012, 295-310

Numeryczne modelowanie zniszczenia stali S235JR z zastosowaniem modelu materiału Gursona-Tvergaarda-Needlemana

Paweł Kossakowski Poczta
Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Budownictwa i Architektury

Streszczenie

W artykule przedstawiono założenia modelu materiału porowatego Gursona-Tvergaarda-Needlemana (GTN) będącego obecnie jednym z podstawowych modeli zniszczenia stosowanych w analizach nośności metalowych konstrukcji inżynierskich. Podano praktyczne informacje na temat doboru parametrów materiałowych GTN oraz prowadzenia obliczeń numerycznych w odniesieniu do stali konstrukcyjnych stosowanych w budownictwie i mostownictwie. Przedstawiono przykład numerycznej symulacji zniszczenia elementu rozciąganego wykonanego ze stali S235JR, przeprowadzonej w oparciu o model GTN. Opisano procedurę obliczeniową, wyznaczone parametry mikrostruktury GTN oraz uzyskane wyniki. Zakres symulacji obejmował analizę wytrzymałościową dokonaną w powiązaniu z badaniami wzrostu mikrouszkodzeń zachodzącego w trakcie procesu uplastyczniania materiału. W efekcie przeprowadzonych badań wyznaczono krytyczny udział objętościowy pustek, który może stanowić kryterium mikrostrukturalne odpowiadające przewidywanemu momentowi zniszczenia stali S235JR.

Słowa kluczowe


GTN, model materiału Gursona-Tvergaarda-Needlemana, most, stal S235JR, zniszczenie

Pełny tekst:

PDF PDF

Bibliografia


Cotrell A.H.: Własności mechaniczne materii. PWN, Warszawa, 1970

Gurson A.L.: Continuum theory of ductile rupture by void nucleation and growth. Part I – Yield criteria and flow rules for porous ductile media. Journal of Engineering Materials and Technology, Transactions of the ASME, 99, 1, 1977, 2 - 15

Tvergaard V.: Influence of voids on shear band instabilities under plane strain conditions. International Journal of Fracture, 17, 4, 1981, 389 - 407

Tvergaard V., Needleman A.: Analysis of the cup-cone fracture in a round tensile bar. Acta Metallurgica, 32, 1, 1984, 157 - 169

PN-EN 1993-1-1:2006 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków

PN-EN 1993-2:2010 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 2: Mosty stalowe

PN-EN 1993-1-10:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1-10: Dobór stali ze względu na odporność na kruche pękanie i ciągliwość międzywarstwową

Sedlacek G., Feldmann M., Kühn B., Tschickardt D., Höhler S., Müller C., Hensen W., Stranghöner N., Dahl W., Langenberg P., Münstermann S., Brozetti J., Raoul J., Pope R., Bijlaard F.: Commentary and worked examples to EN 1993-1-10 “Material toughness and through thickness properties” and other toughness oriented rules in EN 1993. JRC Scientific and Technical Reports, European Commission Joint Research Centre, Luxemburg, 2008

Kossakowski P.G.: An analysis of the load-carrying capacity of elements subjected to complex stress states with a focus on the microstructural failure. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 10, 2, 2010, 15 - 39

Kossakowski P.G., Trąmpczyński W.: Numeryczna symulacja zniszczenia stali S235JR z uwzględnieniem wpływu uszkodzeń mikrostrukturalnych. Przegląd Mechaniczny, 70, 4, 2011, 15 - 22

Kossakowski P.G.: Simulation of ductile fracture of S235JR steel using computational cells with microstructurally-based length scales. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 50, 2, 2012, 589 - 607

Tvergaard V.: Material failure by void growth to coalescence. Advances in Applied Mechanics, 27, New York 1990, 83 - 151

Nahshon K., Hutchinson J.W.: Modification of the Gurson Model for shear failure. European Journal of Mechanics - A/Solids, 27, 1, 2008, 1 - 17

Faleskog J., Gao X., Shih C.F.: Cell model for nonlinear fracture analysis - I. Micromechanics calibration. International Journal of Fracture, 89, 4, 1998, 355 - 373

Richelsen A.B., Tvergaard V.: Dilatant plasticity or upper bound estimates for porous ductile solids. Acta Metallurgica et Materialia, 42, 8, 1994, 2561 - 2577

Zhang Z.L., Thaulow C., Řdegĺrd J.: A Complete Gurson model approach for ductile fracture. Engineering Fracture Mechanics, 67, 2, 2000, 155 - 168

Xia L., Shih C.F.: Ductile crack growth - I. A numerical study using computational cells with microstructurally-based length scales. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 43, 2, 1995, 233 - 259

PN-EN 10002-1:2004 Metale - Próba rozciągania - Część 1: Metoda badania w temperaturze otoczenia

Określenie struktury materiałów (pobranych z konstrukcji), analiza porównawcza z parametrami stali wzorcowej, Raport z badań w ramach projektu nr R04 007 01, Politechnika Warszawska, Warszawa, 2008

Abaqus 6.10 Analysis User’s Manual, Dassault Systčmes Simulia Corporation, Providence, 2010


Numeryczne modelowanie zniszczenia stali S235JR z zastosowaniem modelu materiału Gursona-Tvergaarda-Needlemana

  
Kossakowski, Paweł. Numeryczne modelowanie zniszczenia stali S235JR z zastosowaniem modelu materiału Gursona-Tvergaarda-Needlemana. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, [S.l.], v. 11, n. 4, p. 295-310, kwi. 2012. ISSN 2449-769X. Available at: <>. Date accessed: 17 maj. 2024 doi:http://dx.doi.org/10.7409/rabdim.012.003.


Bookmark and Share