Austenitic stainless steels show excellent mechanical properties which are maintained at extremely low temperatures and thus these materials are used in many cryogenic applications. Under certain conditions and in some thermodynamic states austenitic stainless steels become unstable, and the phase transformation from austenite to martensite may occur. In the resulting two-phase microstructure each phase exhibits different thermo-mechanical properties. The development of damage, which is responsible for the materiał degradation, is governed by different mechanisms in each phase: in brittle martensitic inclusions the stress state has a crucial influence on damage, while in soft austenitic matrix the damage state is mainly determined by plastic flow. The present dissertation is aimed at developing a complex constitutive and numerical model of a dissipative engineering materiał, consisting of two phases exhibiting different properties. Damage evolution of different type in each phase is accounted for. The constitutive model is developed within the framework of continuum mechanics and thermodynamics of irreversible processes with internal state variables, on the basis of the local state method. As examples of engineering materials possible to describe using the developed model, austenitic stainless steels of types: 304 and 316L, subjected to mechanical loadinq are considered.
Stale austenityczne wykazują się dobrymi właściwościami w ekstremalnie niskich temperaturach, stąd wykorzystywane są w wielu zastosowaniach kriogenicznych. Jednak w pewnych warunkach termodynamicznych, stale te wykazują się niestabilnością, która może spowodować przemianę fazową austenitu w martenzyt. W tak otrzymanej dwufazowej mikrostrukturze każda faza wykazuje różne właściwości termomechaniczne. Rozwój uszkodzeń w każdej z faz jest wywoływany przez różne mechanizmy tj. w kruchej fazie martenzytycznej stan naprężenia ma decydujący wpływ na uszkodzenia, podczas gdy w miękkiej, ciągliwej matrycy austenitycznej rozwój uszkodzeń jest wywoływany głównie przez odkształcenia plastyczne. Niniejsza rozprawa poświęcona jest opracowaniu ogólnego modelu konstytutywnego i numerycznego dyssypatywnego materiału inżynierskiego, składającego sią z dwóch faz wykazujących różne właściwości. Głównym elementem pracy jest uwzględnienie ewolucji uszkodzeń mających różny charakter w każdej z faz. Model konstytutywny opracowany jest w ramach mechaniki kontynualnej i termodynamiki procesów nieodwracalnych z wewnętrznymi zmiennymi stanu, z wykorzystaniem metody stanów lokalnych. Jako przykład materiału inżynierskiego, którego zachowanie może zostać opisane przy użyciu opracowanego modelu, rozważana jest austenityczna stal nierdzewna typu: 304 i 316L, poddana obciążeniu mechanicznemu.
Klasyfikacja PKT
241900 Fizyka klasyczna i kwantowa. Mechanika i teoria pola. Teoria względności i grawitacji. Fizyka statystyczna. Termodynamika
