wytrzymałość zmęczeniowa, zmęczenie niskocyklowe, obciążenie termo-mechaniczne, modelowanie konstytutywne, identyfikacja paramentrów modelu
fatigue limit, low cycling fatigue, thermo-mechanical loading, constitutive modeling, indentification of parameters
Rozprawa doktorska zawiera kompleksowe modelowanie zachowania się stali poddanej zmęczeniu niskocyklowemu, na przykładzie stali martenzytycznej P91. Prezentowany w rozprawie proces modelowania składa się z trzech podstawowych etapów. W pierwszym przeprowadzono badania eksperymentalne stałoamplitudowego zmęczenia niskocyklowego, sterowanego naprężeniem albo odkształceniem, dla trzech temperatur. (20 °C, 400 °C, 600 °C). Następnie stworzono opis matematyczny, w którym rozwinięto klasyczny model typu Armstronga – Fredericka, uzupełniającego o dodatkowe efekty w zmocnienia kinematycznego, izotropowego oraz modelowanie uszkodzeń zmęczeniowych. Uwzględniono w modelowaniu ideę sprzężenia termo-mechanicznego przejawiającą się: (a) obecnością dodatkowych członów w równaniach kinetycznych sił termodynamicznych, (b) występowaniem wszystkich elementów strumienia termodynamicznego w równaniu ciepła oraz (c) wpływem prędkości zmiennej stanu uszkodzenia i temperatury na warunki obciążania/odciążania. Na koniec dokonano implementacji numerycznej modelu konstytutywnego oraz identyfikacji jego parametrów z wykorzystaniem oprogramowania Wolfram Mathematica, AceGen oraz SIMULIA – Isight. W rozprawie dodatkowo podkreślono, że istnieje wyraźna zależność jakości dopasowania wyników numerycznych i doświadczalnych od liczby parametrów modelu, które wymagała identyfikacji.
The doctoral dissertation includes comprehensive modeling of the behavior of steel subjected to lowcycle fatigue, on the example o f P91 martensitic steel. The modeling process consists of three basic stages, (described in subsequent chapters of the dissertation). First, the specimens made o f P91 steel were tested in monotonie, constant amplitude, and programmed loading conditions. Tests were carried out in isothermal conditions at three different temperatures (20°C, 400°C, 600°C). Next, the mathematical description was developed in which the classical Armstrong - Frederick model was extended with additional effects of kinematic and isotropic hardening and modeling of fatigue damage evolution. In the dissertation, the idea of thermo-mechanical coupling is emphasized, considered as (a) additional temperature-rate dependent terms in the kinetic equations of thermodynamic forces, (b) presence of all thermodynamic flux elements in the equation of heat, and (c) the influence of the temperature rate and damage evolution in loading/unloading conditions. Finally, the numerical implementation of the constitutive model and the identification of parameters was performed, using Wolfram Mathematica, AceGen, and SIMULIA-Isight software. The dependence of the quality of matching the numerical and experimental results on the number of model parameters that require identification is discussed.
