2.2. Strain-rate effectsStrain-rate

2.2. Strain-rate effects

Strain-rate effects are not considered herein because the comparisons are made predominantly with quasi-static and simplified test data. However, in a realistic scenario, strain-rate effects may affect the strain localization and thus, in turn, the fracture prediction. Thus, such effects may be important to include in a simulation based on calibrated test data.

Using parameters calibrated to the initial yield stress of, e.g., Cowper-Symonds strain-rate hardening (as in Refs. [5] or [6]) can lead to severe overestimation of the structural stiffness and especially the energy dissipation during a collision, due to the large difference between the effect of strain-rate hardening on initial yield stress as opposed to plastic flow stress; see Törnqvist [7] and Choung et al. [8] for further discussion.

One context in which strain-rate effects are clearly visible is material testing. When diffuse necking is initiated, the velocity of deformation (strain rate) in the neck will increase. Elements that are subjected to elevated strain rates will harden more 2.3. The fracture process

Failure criteria can, in general, be separated into necking, ductile failure and shear failure. Diffuse necking is defined by a spatial extension of the neck that is much larger than the plate thickness, whereas localized necking is a condition involving severe thinning over a smaller region.

On a micro-mechanical level, fracture is a function of dislocations, void nucleation, growth and coalescence, with the length scale of the physical processes being orders of magnitude less than the plate thickness. Garrison Jr. and Moody [10] have presented a very comprehensive overview of the experimental and theoretical work related to the micro-mechanical ductile fracture process. Void nucleation and growth are strongly dependent on the multi-axial state of loading, which is the origin of the multi-axial state dependence observed on a macro-mechanical level.

To characterize multi-axial loading states, either triaxiality, the strain state or the stress state may be used, depending on the setting. The strain state is defined as the ratio of the minor and major principal strain rates, View the MathML source. Similarly, the stress state is defined as the ratio between the minor and major principal stresses, α = σ2/σ1. The stress state is also commonly defined in terms of the stress triaxiality T as

equation(4)
View the MathML source
Turn MathJax on

through the principal stresses σi and the equivalent (von Mises) stress σeq. The stress triaxiality describes the ratio between the volume change (hydrostatic) and the shape change (deviatoric). For bi-axial stress states (as in shell elements) with proportional loading (a constant β value throughout the deformation), a relation among T, α and β can be obtained. Thus, the strain state and stress state describe the same material state but with different numerical values. In the following, these terms are used interchangeably to describe the dependence with respect to a multi-axial state of loading.
In sheet-metal forming, the instability of a plate with respect to failure modes such as necking and fracture is commonly described by a forming limit diagram (FLD). Instability is defined as the point at which the material behavior deviates from stability through processes such as wrinkling, necking and fracture. FLDs are convenient to create because the strain magnitude and strain state can be directly measured from the deformation of initially circular marks on a deformed plate. A compilation of some of the experimental data available in the literature for several different steels is shown in Fig. 1. The general trend (indicated with a dashed line) is decreasing fracture strain for increasing negative minor strains (a decreasing absolute value of the compressive minor strain), and increasing fracture strain for increasing positive minor strains (increasing absolute value of the tensile minor strain). For the NVA and DOCOL steels, the onset of necking was also identified to occur at less than half of the fracture strain, indicating significant post-necking ductility.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

2.2 อัตราความเครียดผลกระทบอัตราความเครียดผลกระทบจะไม่พิจารณาในที่นี้เนื่องจากจะทำการเปรียบเทียบกับข้อมูลทดสอบกึ่งคงที่ และประยุกต์ส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม ในสถานการณ์จริง ผลกระทบของอัตราความเครียดอาจแปลความเครียดส่งผลกระทบต่อ และดังนั้น ทำนายกระดูก ดังนั้น ผลกระทบดังกล่าวอาจเป็นสิ่งสำคัญที่จะรวมในการจำลองที่อิงข้อมูลการทดสอบของเราโดยใช้พารามิเตอร์ในการวัดความเครียดผลผลิตเบื้องต้นของ เช่น ไซมอนด์ส Cowper แข็งอัตราความเครียดเช่น Refs [5] หรือ [6]) สามารถนำไปสู่ overestimation รุนแรงความแข็งแกร่งโครงสร้างและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการกระจายพลังงานในระหว่างการชน เนื่องจากความแตกต่างขนาดใหญ่ระหว่างผลของอัตราความเครียดแข็งบนความเค้นเริ่มต้นเมื่อเทียบกับพลาสติกไหลความเครียด ดู Törnqvist [7] และ Choung et al. [8] สำหรับคำอธิบายเพิ่มเติมหนึ่งบริบทในอัตราความเครียดซึ่งผลมองเห็นได้ชัดเจนคือ วัสดุการทดสอบ เมื่อเริ่มต้นกระจาย necking จะเพิ่มความเร็วของการเปลี่ยนรูป (สายพันธุ์ราคา) ในคอ องค์ประกอบที่อยู่ภายใต้การยกระดับสายพันธุ์ราคาจะแข็ง 2.3 เพิ่มเติม การแตกหักเงื่อนไขล้มเหลวสามารถ ทั่วไป แยกเป็น necking เหนียวความล้มเหลว และความล้มเหลวของแรงเฉือน กระจาย necking ถูกกำหนด โดยการขยายพื้นที่ของลำคอที่มีขนาดใหญ่กว่าความหนาของแผ่น โดย necking แปลเป็นเงื่อนไขเกี่ยวข้องกับการรุนแรงบางภูมิภาคมีขนาดเล็กกว่าในระดับ micro กล กระดูกหักเป็นฟังก์ชันของ dislocations, nucleation เป็นโมฆะ การเจริญเติบโต และ coalescence กับขนาดความยาวของกระบวนการทางกายภาพเป็นใบสั่งของขนาดน้อยกว่าความหนาของแผ่น ทหารจูเนียร์และมูดดี้ [10] ได้นำเสนอมากภาพรวมของการทำงานทดลอง และทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการไมโครกลดัดกระดูก โมฆะ nucleation และเจริญเติบโตจะขึ้นอยู่สถานะแบบหลายแกนของการโหลด ซึ่งเป็นมาของแบบหลายแกนกับรัฐพึ่งพาที่สังเกตในระดับกลแมการอธิบายลักษณะโหลดแบบหลายแกนอเมริกา triaxiality สถานะความเครียด หรือสถานะความเครียดอาจใช้ ขึ้นอยู่กับการตั้งค่า สายพันธุ์สถานะถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของอัตราความเครียดหลักเล็ก และใหญ่ ดูแหล่ง MathML ในทำนองเดียวกัน ความเครียดสถานะถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนระหว่างเล็ก และใหญ่หลักแสนยาวนาน α = σ2/σ1 กำหนดสถานะความเครียดในแง่ของความเครียด triaxiality T เป็นกันทั่วequation(4)ดูแหล่งข้อมูล MathMLเปิด MathJaxσi หลักความเครียดและความเครียด σeq เทียบเท่าของ (von Mises) Triaxiality ความเครียดอธิบายถึงอัตราส่วนระหว่างการเปลี่ยนระดับเสียง (หยุดนิ่ง) และการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง (deviatoric) สำหรับอเมริกาเครียดสองแกน (เช่นองค์ประกอบเปลือก) กับสัดส่วนการโหลด (ค่าβที่คงที่ตลอดการแมพ), ความสัมพันธ์ระหว่าง T α และβจะได้ ดังนั้น รัฐความเครียดและความเครียดรัฐอธิบายสถานะวัสดุเดียวกันแต่ มีค่าตัวเลขที่แตกต่างกัน ในต่อไปนี้ คำเหล่านี้สามารถใช้แทนกันเพื่ออธิบายการพึ่งพาเกี่ยวกับรัฐแบบหลายแกนโหลดในการขึ้นรูปโลหะแผ่น เสถียรภาพของแผ่นเกี่ยวกับโหมดความล้มเหลวเช่น necking และกระดูกหักทั่วไปอธิบายไว้ โดยขีดจำกัดการขึ้นรูปแบบไดอะแกรม (FLD) ความไม่มีเสถียรภาพมีกำหนดเป็นจุดที่เกิดการเบี่ยงเบนจากเสถียรภาพผ่านกระบวนการเช่นริ้วรอย necking และแตกหัก FLDs จะสะดวกในการสร้างได้เนื่องจากขนาดสายพันธุ์และสายพันธุ์ที่รัฐสามารถตรงวัดได้จากความผิดปกติของเครื่องหมายวงกลมแรกบนจานพิการ การรวบรวมของบางส่วนของข้อมูลทดลองในวรรณคดีสำหรับเหล็กหลายแตกต่างกันจะแสดงในรูปที่ 1 แนวโน้มทั่วไป (แสดง ด้วยเส้นประ) จะลดลงกระดูกความเครียดเพิ่มสายพันธุ์รองลบ (การลดค่าสัมบูรณ์ของสายพันธุ์รองอัด), และเพิ่มสายพันธุ์แตกหักสำหรับการเพิ่มสายพันธุ์บวกเล็กน้อย (เพิ่มค่าสัมบูรณ์ของแรงดึงสายพันธุ์ไมเนอร์) สำหรับเหล็ก NVA และ DOCOL การโจมตีของ necking ยังพบการเกิดที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของสายพันธุ์แตกหัก ระบุความเหนียว necking หลังที่สำคัญ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

2.2 ผลกระทบความเครียดอัตรา

ผลกระทบความเครียดอัตรายังไม่ได้พิจารณาในที่นี้เพราะรถที่ทำส่วนใหญ่ที่มีข้อมูลการทดสอบเสมือนแบบคงที่และแบบย่อ อย่างไรก็ตามในสถานการณ์จริงผลกระทบความเครียดอาจมีผลต่ออัตราการแปลความเครียดและทำให้ในการเปิดการทำนายการแตกหัก ดังนั้นผลกระทบดังกล่าวอาจจะเป็นสิ่งสำคัญที่จะรวมในการจำลองบนพื้นฐานของข้อมูลการทดสอบสอบเทียบ.

การใช้พารามิเตอร์การสอบเทียบกับความเครียดผลผลิตเริ่มต้นของเช่น Cowper-Symonds ความเครียดอัตราแข็ง (เช่นใน Refs. [5] หรือ [6]) สามารถนำไปสู่การประเมินค่าสูงที่รุนแรงของความมั่นคงโครงสร้างและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการกระจายพลังงานในระหว่างการปะทะกันเนื่องจากความแตกต่างกันมากระหว่างผลของความเครียดอัตราแข็งต่อความเครียดผลผลิตเริ่มต้นเมื่อเทียบกับความเครียดไหลพลาสติก; ดู [7] Törnqvistและ Choung et al, [8] สำหรับการอภิปรายต่อไป.

บริบทหนึ่งที่มีผลกระทบความเครียดอัตราสามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนคือการทดสอบวัสดุ เมื่อกอดคอจะเริ่มกระจายความเร็วของการเสียรูป (อัตราความเครียด) ในลำคอจะเพิ่มขึ้น องค์ประกอบที่ยัดเยียดให้อัตราความเครียดสูงจะแข็งมากขึ้น 2.3 ขั้นตอนการแตกหัก

เกณฑ์ความล้มเหลวสามารถโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นกอดคอ, ความล้มเหลวและความล้มเหลวดัดแรงเฉือน กอดคอกระจายจะถูกกำหนดโดยส่วนขยายเชิงพื้นที่ของลำคอที่มีขนาดใหญ่กว่าความหนาของแผ่นในขณะที่มีการแปลกอดคอเป็นเงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับการทำให้ผอมบางรุนแรงกว่าภูมิภาคที่มีขนาดเล็ก.

ในระดับไมโครกลแตกหักเป็นหน้าที่ของผลกระทบเป็นโมฆะนิวเคลียส การเจริญเติบโตและการเชื่อมต่อกันด้วยขนาดความยาวของกระบวนการทางกายภาพเป็นคำสั่งของขนาดน้อยกว่าความหนาของแผ่น ที่กองบัญชาการกองทัพจูเนียร์และมูดี้ส์ [10] ได้นำเสนอภาพรวมที่ครอบคลุมมากของการทำงานทดลองและทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับไมโครวิศวกรรมกระบวนการแตกหักดัด นิวเคลียสเป็นโมฆะและการเจริญเติบโตยิ่งขึ้นอยู่กับรัฐแบบหลายแกนของการโหลดซึ่งเป็นที่มาของการพึ่งพารัฐแบบหลายแกนตั้งข้อสังเกตในระดับมหภาคกล.

ลักษณะแบบหลายแกนรัฐโหลดทั้ง triaxiality รัฐความเครียดหรือ รัฐความเครียดอาจจะใช้ขึ้นอยู่กับการตั้งค่า รัฐความเครียดจะถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของเล็ก ๆ น้อย ๆ และที่สำคัญอัตราความเครียดเงินต้นดูแหล่งที่มา MathML ในทำนองเดียวกันรัฐความเครียดจะถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนระหว่างความเครียดเงินต้นเล็กน้อยและที่สำคัญα = σ2 / σ1 รัฐความเครียดยังเป็นที่กำหนดโดยทั่วไปในแง่ของ triaxiality ความเครียด T เป็น

สมการ (4)
ดูแหล่งที่มา MathML
เปิด MathJax บน

ผ่านความเครียดหลักσiและเทียบเท่า (von Mises) σeqความเครียด triaxiality ความเครียดอธิบายอัตราส่วนระหว่างการเปลี่ยนแปลงปริมาณ (ไฮโดรลิก) และการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง (deviatoric) เดอะ สำหรับรัฐความเครียดสองแกน (ในขณะที่องค์ประกอบเชลล์) กับการโหลดสัดส่วน (ค่าβคงที่ตลอดการเปลี่ยนรูป) ความสัมพันธ์ในหมู่ T, αและβสามารถรับได้ ดังนั้นรัฐความเครียดและรัฐความเครียดอธิบายรัฐวัสดุเดียวกัน แต่มีค่าตัวเลขที่แตกต่างกัน ในต่อไปนี้คำเหล่านี้จะใช้สลับกันเพื่ออธิบายการพึ่งพาอาศัยกันด้วยความเคารพต่อรัฐแบบหลายแกนของการโหลด.
ในแผ่นโลหะขึ้นรูปความไม่แน่นอนของจานที่เกี่ยวกับความล้มเหลวเช่นกอดคอและกระดูกหักมีการอธิบายกันทั่วไปโดย การสร้างขีด จำกัด แผนภาพ (FLD) เกิดความไม่เสถียรถูกกำหนดให้เป็นจุดที่พฤติกรรมเบี่ยงเบนไปจากวัสดุที่มีความมั่นคงผ่านกระบวนการต่าง ๆ เช่นย่นกอดคอและกระดูกหัก FLDs มีความสะดวกในการสร้างเพราะขนาดความเครียดและรัฐความเครียดสามารถวัดได้โดยตรงจากความผิดปกติของเครื่องหมายวงกลมแรกบนแผ่นพิการ การรวบรวมข้อมูลบางส่วนของการทดลองที่มีอยู่ในวรรณกรรมสำหรับเหล็กที่แตกต่างกันมีการแสดงในรูป 1. แนวโน้มทั่วไป (ระบุด้วยเส้นประ) จะลดลงความเครียดแตกหักสำหรับการเพิ่มสายพันธุ์ที่เล็ก ๆ น้อย ๆ ที่เป็นลบ (กลดลงค่าสัมบูรณ์ของสายพันธุ์ที่เล็ก ๆ น้อย ๆ อัด) และเพิ่มความเครียดแตกหักสำหรับการเพิ่มสายพันธุ์ที่เล็ก ๆ น้อย ๆ ในเชิงบวก (เพิ่มขึ้นค่าสัมบูรณ์ของผู้เยาว์แรงดึง สายพันธุ์) สำหรับเหล็กและ NVA DOCOL, การโจมตีของกอดคอก็ยังระบุว่าจะเกิดขึ้นที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความเครียดแตกหักแสดงให้เห็นการโพสต์กอดคออย่างมีนัยสำคัญเหนียว

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

2.2 . ผลคะแนนความเครียดผลของอัตราความเครียดจะไม่พิจารณาในที่นี้ เพราะการทำเด่นด้วย quasi-static และประยุกต์ข้อมูลทดสอบ อย่างไรก็ตาม ในสถานการณ์เหมือนจริง ผลอัตราความเครียดที่อาจมีผลต่อความเครียดจำกัด ดังนั้น ในการเปิด การพยากรณ์ ดังนั้น ผลกระทบดังกล่าวอาจจะสำคัญที่จะรวมในการจำลองบนพื้นฐานของการสอบเทียบการทดสอบข้อมูลการใช้พารามิเตอร์การสอบเทียบเบื้องต้นต่อความเครียด เช่น การชุบแข็ง ( Cowper ซีเมินด์อัตราความเครียดในอ้างอิง [ 5 ] หรือ [ 6 ] ) สามารถนำไปสู่การประเมินมากเกินไปอย่างรุนแรงของความแข็งแรงของโครงสร้าง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการสลายพลังงานในการชน เนื่องจากความแตกต่างขนาดใหญ่ระหว่างผลของอัตราความเครียดตึงเครียด ซึ่งความเครียดผลผลิตเบื้องต้นของพลาสติก ; ดู T ö rnqvist [ 7 ] และชอง et al . [ 8 ] สำหรับการอภิปรายต่อไปหนึ่งในบริบทที่ผลคะแนนความเครียดที่สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจน คือ การทดสอบวัสดุ เมื่อกระจายคอ ) , ความเร็วของการเสียรูป ( อัตราความเครียด ) ในคอจะเพิ่มขึ้น องค์ประกอบที่ต้องยกระดับอัตราความเครียดจะแข็งมากกว่า 2.3 กระบวนการการแตกหักความล้มเหลวในเกณฑ์ได้ โดยทั่วไปแบ่งเป็นคอดัดและแรงเฉือน ความล้มเหลว ความล้มเหลว ขำๆคอถูกกําหนดโดยพื้นที่ส่วนขยายของคอที่มีขนาดใหญ่กว่าความหนาของแผ่น ส่วนคอเป็นเงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับถิ่นรุนแรงบางเกินพื้นที่ที่เล็กลงในระดับไมโคร เครื่องกล , แตกหักเป็นฟังก์ชันที่หลุดไป nucleation เป็นโมฆะ การเติบโตและการรวมตัวที่มีความยาวระดับของกระบวนการทางกายภาพเป็นอันดับของขนาดน้อยกว่าความหนาของแผ่น กองพันจูเนียร์และเจ้าอารมณ์ [ 10 ] ได้นำเสนอภาพรวมที่ครอบคลุมมากของงานทดลอง และทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับไมโครเครื่องกลดัดกระดูก กระบวนการ ขนาดเป็นโมฆะและการเจริญเติบโตขอขึ้นอยู่กับหลายแกนสภาพโหลด ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการพบในรัฐหลายแกนเครื่องจักรกลระดับมหภาค .ลักษณะหลายแกนโหลดอเมริกา ทั้ง triaxiality , ความเครียดหรือความเครียดรัฐ รัฐอาจจะใช้ขึ้นอยู่กับการตั้งค่า สายพันธุ์ของรัฐหมายถึง อัตราส่วนของผู้เยาว์ และสาขาหลักสายพันธุ์อัตราดู MathML แหล่ง ส่วนสภาพความเครียดหมายถึง อัตราส่วนระหว่างความเค้นหลักน้อยและใหญ่ α = σ 2 / σ 1 ความเครียด สภาพโดยทั่วไปยังกำหนดไว้ในแง่ของความเครียด triaxiality t เป็นสมการ ( 1 )ดู MathML แหล่งเปิด mathjax บนผ่านหลักเน้นσผมและเทียบเท่า ( ฟอน ) ความเครียดσอีคิว ความเครียด triaxiality อธิบายอัตราส่วนระหว่างเปลี่ยนระดับเสียง ( hydrostatic ) และรูปร่างเปลี่ยน ( deviatoric ) สำหรับบีแกนความเครียดรัฐ ( เช่นในองค์ประกอบที่มีสัดส่วน ( เปลือก ) โหลดคงที่บีตามูลค่าตลอดการ ) , ความสัมพันธ์ระหว่าง T αบีตาและสามารถรับ ดังนั้น รัฐและสภาพความเครียดความเครียดอธิบายสถานะวัสดุเดียวกัน แต่ด้วยการคำนวณค่าต่าง ๆ ในต่อไปนี้ เงื่อนไขเหล่านี้จะใช้สลับเพื่ออธิบายการพึ่งพาและหลายแกนรัฐโหลดในการขึ้นรูปโลหะแผ่น , ความไม่แน่นอนของจาน ส่วนโหมดความล้มเหลวเช่นคอหักและมีความก้าวหน้าโดยสร้างแผนภาพขีดจำกัด ( FLD ) ความไม่แน่นอน หมายถึง จุดที่เบี่ยงเบนไปจากพฤติกรรมของวัสดุที่ผ่านกระบวนการเช่น wrinkling และคอหัก flds สะดวกในการสร้าง เพราะเมื่อยขนาดและสภาพความเครียดสามารถวัดโดยตรงจากการเริ่มต้นวงกลมเครื่องหมายใน 1 แผ่น รวบรวมบางส่วนของข้อมูลการทดลองที่มีอยู่ในวรรณกรรมหลายที่แตกต่างกัน เหล็กจะแสดงในรูปที่ 1 แนวโน้มทั่วไป ( แสดงด้วยเส้นประ ) ลดลงแตกสายพันธุ์เพื่อเพิ่มสายพันธุ์ลบเล็กน้อย ( ลดลงแน่นอนค่าความเครียดอัดเล็กน้อย ) และเพิ่มการแตกหักความเครียดเพิ่มสายพันธุ์เล็กบวก ( เพิ่มแน่นอนค่าความเครียดแรงดึงเล็กน้อย ) และสำหรับ NVA docol เหล็ก , การโจมตีของคอก็ยังระบุเกิดขึ้นที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของการแตกหักความเครียดแสดงโพสต์คอที่มีความเหนียว .