مدل آسیب میکرومکانیکی برای پلاستیسیته‌ مواد به‌منظور پیش‌بینی شکست تحت بارهای برشی

در این مقاله به مدل مکانیک آسیب مبتنی بر میکرومکانیک جی‌تی ان جهت اضافه کردن قابلیت پیش‌بینی و محاسبه آسیب تحت بارهای برشی پرداخته‌شده؛ تا از آن به‌منظور مدل‌سازی آسیب و شکست در شرایطی که بارهای برشی و آسیب برشی غالب است استفاده گردد. در توسعه‌ مدل جی‌تی ان، نظر به اینکه آسیب‌های مختلف مفاهیم فیزیکی و اثرات تضعیف متفاوتی دارند لذا یک پارامتر آسیب برشی مستقل و مجزا به‌عنوان تابعی از کرنش پلاستیک معادل ماتریس ارائه گردید. مدل آسیب جی‌تی ان‏ اصلاح‌شده با توسعه‌ کد در محیط نرم‌افزار آباکوس پیاده‌سازی شد. جهت آنالیز آسیب با مدل جدید، 16 پارامتر ورودی مدل برای ماده تعیین گردید. پس از توسعه‌ مدل، توسعه‌ کد و تعیین پارامترهای ورودی، ابتدا مدل اصلاح‌شده‌ بر روی تک المان آزمایش شد. بررسی نتایج نشان داد که جواب‌های مدل توسعه داده‌شده مطابقت کاملی با نتایج مدل جی‌تی ان‏‏ پایه و روابط تحلیلی به ترتیب تحت بارگذاری‌های کششی و برشی دارد. درنهایت مدل توسعه داده‌شده در بارگذاری برشی و روی نمونه‌ برشی مورد آزمایش قرار گرفت. مشاهده گردید مدل اصلاح‌شده تحت بارگذاری برشی ضعف مدل جی‌تی ان ‏پایه را رفع کرده و به‌خوبی بروز آسیب و تضعیف خواص مکانیکی ماده را تحت شرایط برشی حاکم پیش‌بینی می‌کند.

Micromechanical Damage Model for Plasticity of ‎Metals to Predict Failure under Shear Loads

The present work deals with the GursonTvergaardNeedleman micromechanics based damage model to add ‎the ability to predict damage under shear loads and use it in modeling damage and failure under shear dominated ‎loading conditions. In the development of the GursonTvergaardNeedleman model, since different damages have ‎different physical concepts and attenuation effects, so an independent shear damage parameter was presented as a ‎function of an equivalent plastic strain of the matrix. The modified GursonTvergaardNeedleman damage model ‎was implemented by developing a code in the Abaqus software. To use the modified GursonTvergaard‎Needleman model, 16 input parameters of the model were determined for the material under study. After ‎modifying the model, developing the code, and determining the input parameters, it was first tested on a single ‎element. The results of the developed model showed complete agreement with the results of the basic Gurson‎TvergaardNeedleman model and analytical solutions under tensile and shear loads, respectively. Finally, the ‎developed model was tested in shear loading on the shear specimen. It was observed that the modified model ‎eliminates the weakness of the base GursonTvergaardNeedleman model and well predicts the occurrence of ‎damage and weakening of the mechanical properties of the material under the prevailing shear conditions.‎