Plasticity Driven Damage and Void Growth

Abstract: Popular Abstract in Swedish Ämnet hållfasthetslära behandlar metoder och principer för att kunna bestämma deformationer och spänningar i en fast kropp som utsätts för belastning. Avhandlingen behandlar skademekanik, vilket rör hur skador (porer, håligheter, mikrosprickor och dylikt) påverkar materialets egenskaper och hur skadorna påverkas av belastning. Vidare förutsätter skademekaniken att materialet med skador kan betraktas som kontinuerligt, det vill säga håligheterna betraktas inte som diskreta. Modellen av ett material med skada homogeniseras genom att skadevariabler införs på sådant sätt att materialet kan betraktas som ett kontinuum. Analytiska studier och numeriska simuleringar av ett töjningsstyrt dragprov har genomförts för en materialmodell för elasto-plasticitet kopplat med isotropisk skada. Bland slutsatserna kan nämnas att det visades att kinematiska och isotropiska hårdnandeparametrar skall skalas för att ta hänsyn till skadan, på samma sätt som det görs för spänningen. Vissa brister i de etablerade materialmodellerna för elasto-plasticitet och skada påvisades. Ett av postulaten, som används i litteraturen för att integrera skada i en viss materialmodell, visades ge otillfredsställande resultat. Det visades även att oberoende av vilket postulat som utnyttjas kommer de inte att förutse att den elastiska töjningen försvinner vid brott. Ett förslag till att åtgärda de brister som påvisats i de inledande studierna presenteras. Baserat på fysikaliska argument görs en mindre modifiering av ett av postulaten för att integrera skada i en materialmodell. Det visas både analytiskt och genom ett numeriskt exempel att denna modifiering ger lovande resultat. I motsats till de etablerade postulaten förutsäger den föreslagna modellen att den elastiska töjningen försvinner vid brott. En flytfunktion för att beskriva det plastiska beteendet för ett duktilt poröst material har tagits fram baserat på en mikromekanisk cellmodell. Genom att anta att materialet kan betraktas som uppbyggt av identiska celler, där materialegenskaperna för cellen är kända, kan man dra slutsatser om det verkliga materialet. Cellmodellen som behandlas i avhandlingen baseras på celler med en cylindrisk eller sfärisk por. Numeriska simuleringar har genomförts för en materialmodell där den framtagna flytfunktionen har utnyttjats. I materialmodellen har skadan introducerats på ett naturligt sätt för plasticitetsstyrd skadeutveckling. Både de elastiska och de plastiska parametrarna tillåts bero på skadan (porositeten). Materialmodellen visar lovande resultat. De två möjligheterna att modellera anisotrop skada diskuteras principiellt: Antingen är materialegenskapernas beroende av skadan känt eller kan härledas analytiskt, eller postuleras den effekt som skadan får på materialegenskaperna.