Modeliranje konstitutivnog ponašanja sinteriranog čelika pri monotonom i cikličkom opterećenju

master's thesis

• Title (english): Modeling of constitutive behavior of sintered steel for monotonic and cyclic loading
• Author: Antonio Begić
• Mentor: Tomislav Lesičar (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2022-07-20, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering; General Mechanical Engineering (Construction)

Abstract

U ovome radu razmatrat će se porozni sinter čelik Astaloy Mo+0,2C tri različite gustoće: 6,5 g/cm3, 6,8 g/cm3 i 7,1 g/cm3. Porozni sinter čelici pokazuju brojne prednosti u odnosu na čelike dobivene klasičnim načinima proizvodnje. Uz pažljivu primjenu poroznih čelika može se dobiti velika ekonomska i ekološka korist. Kako bi se numeričkim simulacijama moglo realistično opisati ponašanje sinteriranog čelika u raznim oblicima primjene, potrebno je čim je moguće točnije opisati njegovo konstitutivno ponašanje. Cilj ovog diplomskog rada je opisati konstitutivno ponašanje sinteriranog čelika Astaloy Mo+0,2C za sve tri gustoće te materijala u elastičnom i elastoplastičnom području. Dobiveni materijalni parametri bit će validirani uspoređivanjem numeričkih simulacija i dostupnih eksperimentalnih ispitivanja.
Konstitutivno ponašanje materijala je određeno pomoću Ramberg – Osgood modela, izotropnog očvršćenja, kinematičkog očvršćenja i kombiniranog očvršćenja. Dobiveni materijalni parametri za svaki od ovih modela su iskorišteni za numeričke simulacije monotonih vlačnih testova čiji su rezultati validirani na stvarnom monotonom vlačnom testu. Provedene su i simulacije cikličkog testa za modele kombiniranog očvršćenja za sve tri gustoće za odnose amplituda opterećenja 𝑅= −1 i 𝑅= 0,05 te su komentirani rezultati dobivenih histereza. Određivanje materijalnih parametara napravljeno je u programskom paketu Excel, a sve numeričke simulacije provedene su u programskom paketu Abaqus.
Dobiveni materijalni modeli su zadovoljavajuće opisali konstitutivno ponašanje materijala za sve tri gustoće. Validacija je provedena na monotonim testovima te na dostupnim cikličkim testovima. Za provedbu daljnje validacije, potrebna je provedba dodatnih cikličkih eksperimenata, što nažalost u trenutku izrade rada nije bilo dostupno.

Abstract (english)

In this work, the porous sintered steel Astaloy Mo+0,2C is observed with three different densities of 6,5 g/cm3, 6,8 g/cm3 and 7,1 g/cm3. Porous sintered steels show many advantages compared to steels manufactured by the classical ways of manufacturing. With the selective application, they can bring great economic and ecological value. To describe the behavior of sintered steels in diverse ranges of applications by numerical simulations, it is needed to describe the constitutive behavior of sintered steel as accurately as possible. Main goal of this work is to observe the constitutive behavior of the material Astaloy Mo+0,2C for three different densities of material in elastic and elastoplastic range. Obtained material parameters will be validated by comparing the numerical simulations and available experimental tests.
Constitutive behavior of material will be determined by the Ramberg - Osgood model, isotropic hardening model, kinematic hardening model and combined hardening. Obtained material parameters for each of these models are used for numerical simulations of monotonic tensile tests whose results are validated on experimental monotonic tensile tests. Also, the simulations of cyclic tests will be conducted for models of combined hardening for all three densities for ratios of load amplitudes 𝑅= −1 and 𝑅= 0,05 where the results of obtained hystereses will be commented on. Material parameters are obtained in software package Excel and all numerical simulations are conducted in software package Abaqus.
Obtained material parameters described the constitutive behavior very accurately for all three densities. Validations are conducted for monotonic tests and partially on available cyclical tests. For further validation of these parameters, new cyclical experiments can be conducted with different types of hystereses and material parameters can be further validated.

• Keywords: sinterirani čelik; Astaloy Mo+0; 2C; metoda konačnih elemenata; elastoplastično ponašanje materijala; Ramberg – Osgood; izotropno očvršćenje; kinematičko očvršćenje; kombinirano očvršćenje
• Keywords (english): sintered steel; Astaloy Mo + 0.2C; finite element method; elastoplastic material behavior; Ramberg - Osgood; isotropic hardening; kinematic hardening; combined hardening
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:133370
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2022-07-08 17:54:30