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金属合金的抗裂纹扩展:各向同性与运动硬化的作用
我们一直在假设各向同性硬化的金属中模拟单调/静态载荷下的裂纹扩展。然而，我们发现各向异性/运动硬化效应起着重要的作用，由于裂纹推进的非比例应变;各向同性硬化理想化导致稳态断裂韧性预测可能降低50%。我希望你们中的一些人会觉得这项工作很有趣。
Emilio Martínez-Pañeda, Norman A. Fleck。金属合金的抗裂纹扩展:各向同性与运动硬化的作用。
应用力学学报(2018)卷。85(11)， 111002(6页)
http://appliedmechanics.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=2687513
研究了裂纹扩展阻力对各向同性硬化和运动硬化的敏感性。在小尺度屈服条件下，采用具有牵引-分离规律的黏聚区公式来模拟单调型I型裂纹的进展。r曲线是为表现出线性或幂律硬化的材料计算的。相对于各向同性硬化，运动硬化导致裂纹扩展阻力增强。此外，运动硬化需要更大的裂纹扩展来达到稳态。随着裂纹的发展，这些差异可以追溯到裂纹尖端附近材料元素的非比例加载。在各向同性和运动硬化两种情况下，探讨了r曲线对内聚区性能和材料应变硬化水平的敏感性。
像往常一样，后印版可以在www.empaneda.com
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评论
失踪的参数
你能提供c_k和gamma_k的值吗(总共10个参数)这些目前在论文中缺失。
你能解释一下这个吗?
你能解释一下这个吗?”选择n=10可以使CAF模型保持一致(4)至0.04%范围内的真拉伸应变0<=e<=2.0"
特别是，为什么选择捕获初始加载分支(张力)，而不是随后的卸载-重新加载分支(压缩-张力)的滞后回路?
谢谢Kourousis博士
感谢Kourousis博士的评论。
关于第一个问题。我们没有包括c_k和gamma_k的值，因为它基本上是一个曲线拟合。事实上，如果您使用像Abaqus这样的商业有限元代码，您提供的是单轴应力-应变曲线(以及参数的数量，k=10)， Abaqus会为您进行拟合。因此，从各向同性硬化到运动硬化只需要改变输入文件中的一行。此外，请注意，如果您使用其他方法，例如多线性运动硬化(几年前在ANSYS中实现，2017年在Abaqus中实现)，您将在裂纹扩展问题中得到类似的结果。无论如何，可以请求c_k和gamma_k的值，以及拟合精度，所以我查看了我的笔记，使用的参数似乎如下:
N=0.2 - c_1:0.64945gamma_1:1.02 e-04;c₂:1.8295gamma_2:8.25 e-04;c_3:5.5242gamma_3:3.77 e 03;c_4:17.798gamma_4:1.61 e-02;c_5:60.82gamma_5:7.22 e-02;c_6:195.53gamma_6:0.32148;c_7:652.78gamma_7:1.4174;c_8:2182.2gamma_8:6.4444;c_9:7391gamma_9:30.334;c_10:23610gamma_10:173.42。
N=0.1 - c_1:2.77 e-02， gamma_1: 0;c₂:0.21698gamma_2:4.62 e-04;c_3:0.89669gamma_3:2.99 e 03;c_4:3.5643gamma_4:1.47 e-02;c_5:15.397gamma_5:7.34 e-02;c_6:62.707gamma_6:0.36018;c_7:263.63gamma_7:1.7468;c_8:1072.1gamma_8:8.6006;c_9:3986.5， gamma_9: 41.256;c_10:12163gamma_10:220.63。
关于第二个问题。对单轴应力-应变曲线拉伸部分的自动拟合表明，对于10c_k和gamma_k，运动硬化模型与各向同性硬化模型匹配到2，最大差异为0.04%。我们正在处理单调/静态加载，其中屈服面随裂纹推进的平移总是被忽略。我们所展示的是，如果你用与单轴拉伸各向同性情况相匹配的运动硬化模型来模拟裂纹扩展，那么裂纹扩展阻力曲线就会出现显著差异。换句话说，在单调/静态加载中不应忽视各向异性/运动硬化效应。
谢谢你！
埃米利奥Martínez Pañeda