Damage and failure of ductile metals under non-proportional loading paths: Experiments, modeling and numerical simulations

非比例加载路径下延展性金属的损坏和失效:实验、建模和数值模拟

基本信息

项目摘要

Current developments in lightweight structural engineering require high demands on used materials. Therefore, detailed knowledge of their behavior is necessary to be able to numerically predict loading capacity, safety and service life of structural components or complex innovative lightweight structures for expected loading conditions. In this context, systematic investigations with repeatable experiments especially for non-proportional loading paths covering all relevant stress states are necessary. Thus, experiments with flat biaxially loaded metal specimens will be performed to be able to detect different damage and failure mechanisms for different non-proportional loading conditions and for a wide range of stress states up to final fracture. Furthermore, numerical simulations on the micro-level will be carried out to develop parameters depending on the stress state and the stress history which cannot be determined by experiments. Based on experimental and numerical results a continuum damage and failure model will be proposed to numerically analyze the deformation and failure behavior of ductile metals under non-proportional loading conditions. Main goal of this research project is to establish a set of biaxial experiments with non-proportional loading paths used for detection of failure mechanisms for different stress histories in analysis of safety and service life prediction in practical disciplines like structural and aviation engineering or car industry.
当前轻质结构工程的发展对所用材料提出了很高的要求。因此,有必要详细了解它们的行为,以便能够数值预测结构部件或复杂的创新轻质结构在预期载荷条件下的承载能力,安全性和使用寿命。在这种情况下,系统的调查与可重复的实验,特别是非比例加载路径,涵盖所有相关的应力状态是必要的。因此,将进行平面双轴加载金属试样的实验,以便能够检测不同的非比例加载条件下的不同损伤和失效机制,并在很宽的应力状态范围内直至最终断裂。此外,还将进行微观层面的数值模拟,以根据无法通过实验确定的应力状态和应力历史开发参数。基于实验和数值结果,提出了一个连续损伤和失效模型来数值分析非比例加载条件下韧性金属的变形和失效行为。本研究项目的主要目标是建立一套非比例加载路径的双轴试验,用于检测不同应力历史的失效机制,用于结构和航空工程或汽车工业等实际学科的安全分析和使用寿命预测。

项目成果

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