Numerička analiza evolucije duktilnog oštećenja vlačno opterećenog čelika visoke čvrstoće HARDOX 450

undergraduate thesis

• Title (english): Numerical analysis of ductile damage evolution in high-strength steel HARDOX 450 under tensile loading
• Author: Dalibor Leljak
• Mentor: Zvonimir Tomičević (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2020-09-23, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering; Precision Mechanical Engineering

Abstract

Složena opterećenja tijekom radnog vijeka inženjerskih konstrukcija mogu izazvati pojavu oštećenja te nastanak loma. Međutim, kod duktilnih materijala neće doći do trenutnog loma, već će se prvo pojaviti znatne plastične deformacije. Kako bi se što bolje predvidjelo ponašanje duktilnih materijala u stvarnim eksploatacijskim uvjetima, vrlo je bitno razumjeti i pouzdano opisati ponašanje tih materijala do potpunog gubitka mehaničkog integriteta. U ovom radu provedena je analiza iniciranja i razvoja oštećenja u čeliku visoke čvrstoće HARDOX 450 primjenom programskog paketa Abaqus, koji se temelji na metodi konačnih elemenata. Na početku rada je opisano elastoplastično ponašanje te ponašanje materijala uslijed iniciranja duktilnog oštećenja. Također, opisana je i teorijska pozadina pojave i rasta oštećenja unutar programskog paketa Abaqus. Numerički model izrađen je na temelju mreže konačnih elemenata korištene tijekom mjerenja cijelog polja pomaka na površini ispitnog uzorka primjenom metode korelacije digitalne slike (DIC). Osim toga, na numerički model su narinuti eksperimentalno izmjereni rubni uvjeti pomaka koji predstavljaju opterećenje koje je izazvalo lom ispitnog uzorka. Nadalje, provedena je verifikacija korištenih 2D i 3D konačnih elemenata te je ispitan utjecaj veličine mreže konačnih elemenata tijekom elastoplastične analize. Na kraju je analizirano i opisano ponašanje čelika visoke čvrstoće HARDOX 450 tijekom pojave iniciranja i razvoja oštećenja. Za zadani model ispitnog uzorka određeno je kritično područje te je prikazana raspodjela deformacija.

Abstract (english)

Complex loadings imposed during the whole service cycle of the engineering structures can induce damage and finally lead to construction failure. However, ductile materials are capable of undergoing a large amount of plastic deformation prior to fracture. Thus, the precise evaluation of damage initiation and growth is crucial to accurately predict structural response up to complete loss of mechanical integrity. In this manuscript, the analysis of ductile fracture behavior of high strength steel HARDOX 450 is performed. Numerical analysis is carried out using Abaqus software package, which employs the Finite Element Method.
First, the elastoplastic material behavior, as well as the ductile damage phenomena are briefly described. In addition, the theoretical background of damage formation and growth implemented in Abaqus is described. Numerical finite element models were derived from the finite element mesh used for the full-field measurement via Digital Image Correlation (DIC). Furthermore, the measured displacements are prescribed on the numerical model as boundary conditions, thereby explicitly imposing the loading regime that caused the failure of the specimen. In addition, the verification of 2D and 3D finite elements, as well as the mesh size sensitivity is performed to acquire the optimum mesh size and achieve the proper accuracy of the elastoplastic computations. Finally, the damage behavior of high strength steel HARDOX 450 was analyzed.

• Keywords: HARDOX 450; Abaqus; elastoplastično ponašanje; duktilno oštećenje
• Keywords (english): HARDOX 450; Abaqus; elastoplastic behavior; ductile damage
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:963423
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2020-09-24 14:05:02