Influence of rate-dependence on unstable material response in large strain thermo-plasticity
Variant of the title
Wpływ prędkości procesu na niestateczne zachowanie materiału w termo-plastyczności przy dużych odkształceniach
Author
Mucha, Marzena
Promoter
prof. dr hab. inż. Jerzy Pamin
Release date
2022
Date of defense
08.03.2023
Publisher
[s.n.]
Language
English
Keywords
propagative instabilities, Lueders bands, Portevin-Le Chatelier effect, large strains, visco-plasticity
niestateczności propagujące się, pasma Luedersa, efekt Portevin-Le Chatelier, duże deformacje, lepko-plastyczność
Abstract
Celem badań było opracowanie modeli zdolnych symulować stacjonarne oraz propagujące się niestateczności materiału ze szczególnym uwzględnieniem zależności wyników od prędkości deformacji. W pracy użyto modeli dużych odkształceń plastycznych ze sprzężeniem termo-mechanicznym lub bez niego, w których uwzględniono lepkość oraz gradienty wyższego rzędu. W pierwszej części pracy przeprowadzono obliczenia dla niestateczności stacjonarnych przy użyciu próbki rozciąganej. Następnie wykonano symulacje pasm Luedersa dla rozciągania i ścinania. W trzeciej części pracy zgromadzone zostały wyniki symulacji efektu PLC. Model obliczeniowy został wzbogacony o człon Estrina-McCormicka, opisujący osłabienie materiału w funkcji prędkości odkształcenia. Obliczenia dla rozciąganej próbki wiosełkowej zostały porównane z eksperymentami. Na końcu pracy przedstawione zostały wyniki symulacji przeprowadzonych dla eksperymentów wykonanych w laboratorium w TU Dortmund. Rezultaty dla stopu aluminium AW5083 pokazują na początku pasma Luedersa, które następnie przechodzą w saturacyjne wzmocnienie z charakterystycznymi dla efektu PLC seracjami. Na wszystkich etapach pracy zostały wykonane analizy parametryczne. Opracowane modele są w stanie odtworzyć zjawiska niestateczności i w szczególności uwzględnić wpływ prędkości deformacji na wyniki. Uzyskano dobrą zgodność pomiędzy wynikami eksperymentów i symulacji numerycznych.
The aim of the research has been to formulate models capable of representing stationary and propagative material instabilities, with special attention paid to strain-rate dependence of the results. In the work large strain plasticity models have been used with or without thermo-mechanical coupling. Viscosity and higher order gradients have been included. In the first part, stationary instabilities are computed for a plate in tension. Next, the simulations of Lueders bands in tension and shear are presented. In the third part, the simulation results for the Portevin-Le-Chatelier (PLC) effect are shown. The computation models are enriched with Estrin-MacCormick part describing strain rate softening. Simulations for a bone-shape sample are compared with experiments. Finally, the simulations of laboratory experiments carried out at TU Dortmund are presented. The results for aluminum alloy AW5083 show Lueders bands at the beginning and then saturation hardening with serrations characteristic for the PLC effect. Parametric studies are performed at every stage of the work. The developed models are able to reproduce instabilities taking into account strain rate dependence. A good agreement between experiments and computations has been achieved.
