مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کاربرد روش سلول محدود در پیش بینی آسیب نرم با در نظر گرفتن اثر بسته شدن ترک ها

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی اصفهان
2 دانشیار دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
در این مقاله، روش سلول محدود برای پیش بینی آسیب نرم و رشد ترک در شرایط کرنش های کوچک و کارسختی غیرخطی همسان به کار گرفته می شود. در گام اول یک مدل الاستیک-پلاستیک-آسیب مبتنی بر مدل اصلاح شده لمتر، توسعه داده شد و به صورت یک زیربرنامه که انتگرال گیری عددی از معادلات ساختاری آن به صورت ضمنی است، به روش سلول محدود پیاده سازی گردید. هم چنین اثر بسته شدن ریزترک ها که به صورت قابل ملاحظه ای نرخ رشد آسیب را در بارگذاری فشاری به تاخیر می اندازد، در نظر گرفته شد. روش سلول محدود ترکیبی از روش دامنه مجازی و روش اجزای محدود مرتبه بالا است و نشان داده می شود که برای حل مسایل با هندسه های پیچیده که شبکه بندی آن دشوار است، روشی موثر است. سلول محدود تولید شبکه ساده و سریع را با نرخ همگرایی بالای روش اجزای محدود مرتبه بالا، ترکیب می کند. در ادامه، عملکرد روش سلول محدود و مدل آسیب، با تحلیل مثال های متنوع و مقایسه آنها با نتایج تجربی معتبر، اعتبارسنجی شد. نتایج به دست آمده نشان داد مدل اصلاح شده لمتر می تواند به عنوان ابزاری کارآ و سریع برای پیش بینی آسیب نرم و شکست در فرآیندهای شکل دهی فلزات مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Using the finite cell method to predict ductile damage with crack closure effect

نویسندگان English

Amir Hossein Hadadgar 1
Mohammad Mashayekhi 2
Jamshid Parvizian 1
چکیده English

In this paper, the Finite Cell Method (FCM) is used to predict the ductile damage and crack evolution in ductile materials under small strains and nonlinear isotropic hardening conditions. In the first step, a fully coupled elastic-plastic-damage model based on modified Lemaitre ductile damage model was developed and implemented into FCM implicit codes. Also the effect of micro-crack closure, which may dramatically decrease the rate of damage growth under compression, was incorporated and its computational implementation was discussed. The FCM is the result of combining the p-version finite element and fictitious domain methods, and has been shown to be effective in solving problems with complicated geometries for which the meshing procedure can be quite expensive. It, therefore, combines fast and simple mesh generation with a high convergence rate inherited from p-FEM. The performance of the FCM and damage model is verified by means of numerical examples and the results were compared with exprimental observation. The results showed that modified Lemaitre damage model can be used as a quick and accurate tool to predict ductile damage and fracture in metal forming processes.

کلیدواژه‌ها English

Ductile damage
Finite cell method
Crack closure effect