مدل سازي واماندگي نرم بر اساس مكانيك آسيب محيط پيوسته كوپل شده با پلاستيسيته ناهمسانگرد

Modeling of Ductile Failure Based on Continuum Damage Mechanics Coupled with Anisotropic Plasticity

فولاد خط لوله رده 100 يكي از موادي است كه به تازگي جهت توليد خطوط انتقال گاز معرفي شده است. با توجه به ساختار موادي و عمليات صورت گرفته بر روي اين ماده، استحكام بالا (تنش تسليم 690 مگاپاسكال) و چقرمگي بالا (كرنش واقعي واماندگي 150% در آزمايش كشش) از ويژگي هاي اين ماده است. به علاوه اين ماده در ناحيه پلاستيك به شدت ناهمسانگرد است. در اين مقاله روش مكانيك آسيب محيط پيوسته، كه روشي جديد و داراي قابليت هاي زياد مي باشد، جهت پيش بيني واماندگي در اين ماده مورد استفاده قرار گرفته -است. در ابتدا فرمول بندي هاي مكانيك آسيب محيط پيوسته به منظور لحاظ پلاستيسيته ناهمسانگرد (پلاستيسيته درجه دوم هيل) اصلاح شده اند. سپس بر اساس فرمول بندي ها، يك سابروتين المان محدود جهت مدل سازي رفتار اين ماده نوشته شده است. با انجام آزمايش ها، ثوابت مورد نياز جهت مدل كردن پلاستيسيته ناهمسانگرد و آسيب استخراج شده اند. مدل سازي و آزمايش بر روي قطعات صاف و فاقدار نشان مي دهد كه اين مدل توانايي پيش بيني واماندگي در شرايط گوناگون بارگذاري را دارا است.

Ductile failure is one of the subjects that many researches on which have been done, up to now. X100 pipeline steel is one of the recently developed materials for gas transfer pipe production. Regarding the metallurgical structure and different treatments, this material has a correct balance between strength (yield stress of 690MPa) and toughness (150% true strain at failure in simple tension). Moreover this material is severely anisotropic in plastic deformation. In this article Continuum Damage Mechanics (CDM), which is a new method with high capabilities, is used to predict the failure of X100 steel. At first the CDM model is modified to take into account the effect of anisotropic plasticity (Hill quadratic plasticity), then according to damage formulations, an FE subroutine is developed to model the failure behavior of this material. Material parameters which are needed in damage and plasticity models are extracted from a series of experiments. Experiments and simulations on smooth and notched specimens show that this model has a good capability to predict the failure in different loading conditions.