Чисельне моделювання процесів зародження та розповсюдження тріщини в зразках різних типів з використанням моделі пошкоджуваності матеріалу GTN

Abstract

Проблематика. Поєднання експериментальних та розрахункових методик досліджень процесів зародження та розповсюдження тріщини в зразках різних типів застосовується для визначення механічних характеристик матеріалів, а також для підвищення точності оцінки міцності та довговічності елементів конструкцій. Мета дослідження. Визначення параметрів моделі пошкоджуваності матеріалу Гарсона-Твергаарда-Нідлмана (GTN) за результатами чисельного моделювання зразків різних типів при різних видах навантаження на прикладі сталі 22К із застосуванням методу скінчених елементів Методика реалізації. Із використанням методу скінчених елементів було проведено чисельне моделювання процесів зародження та розповсюдження тріщин в циліндричних зразках при одновісному розтязі, в зразках Шарпі при динамічному навантаженні, а також в СТ зразках при квазістатичному навантаженні на прикладі сталі 22К з використанням моделі пошкоджуваності матеріалу GTN. Результати дослідження. При співставленні експериментальних та чисельних результатів визначено повний набір параметрів моделі матеріалу GTN для сталі 22К. Проведено оцінку напруженого стану в околі вершини тріщини та кінетику її розповсюдження в матеріалі зразків різних типів при статичному та динамічному навантаженні. Висновки. Модель пошкоджуваності матеріалу GTN, з визначеними із експериментів значеннями параметрів, може бути використана для чисельного моделювання процесів зародження та розповсюдження тріщини як у зразках різних типів при різних видах навантаження, так і в елементах конструкцій.

Keywords

• модель пошкоджуваності матеріалу GTN; метод скінчених елементів; зародження та розповсюдження тріщини; зразок Шарпі; CT-зразок.