پارامترهاي مدل خسارت GTN براي شبيه سازي شكست نرم در آلياژ آلومينيم O-5083

GTN Damage Model Parameters for Ductile Fracture Simulation in Aluminum Alloy 5083-O

در ميان مدل هاي مختلف شكست نرم، مدل خسارت گارسون-تورگارد-نيدلمن (GTN)، بدليل در نظر گرفتن سه مرحله جوانه زني، رشد و انعقاد حفرات هنگام تغيير شكل پلاستيك كاربرد وسيعي دارد. مسايل مهم در اين مدل، محاسبه دقيق پارامترهاي آن است كه در روش هاي تجربي، بسيار وقت گير و پرهزينه است. لذا براي اين منظور، از روش هاي شبيه‌سازي اجزاي محدود استفاده مي شود. در نرم افزار آباكوس مدل پلاستيسيته فلزات متخلخل، مكانيزم انعقاد حفرات را در نظر نمي گيرد و با تكيه بر دو مرحله جوانه زني و رشد حفرات، مسايل را تحليل مي كند. اين موضوع، سبب بروز خطا در نتايج انتهايي ناشي از انعقاد حفرات مي شود. در اين پژوهش، كشش تك محوره آلياژ آلومينيم O-5083 به كمك مدل خسارت GTN شبيه سازي شده است. شبيه سازي با بكارگيري روش المان محدود از طريق زيرروال UMAT براي نرم افزار آباكوس صورت گرفت. پارامترهاي مدل خسارت GTN آلياژ O-5083 با تطبيق منحني تنش-كرنش مهندسي حاصل از آزمايش تجربي و منحني شبيه سازي شده برآورد شد. نتايج نشان داد كه كد نوشته شده از طريق زيرروال UMAT، علاوه بر اينكه منجر به بهبود شبيه سازي مدل خسارت GTN در نرم افزار آباكوس شده، پيش بيني قابل قبولي از پارامترهاي مدل GTN بدست مي دهد.

Among the various ductile fracture models, the Gurson-Tevergard-Needleman (GTN) damage model has been widely used; it includes the three steps nucleation, growth, and coalescence of voids during plastic deformation. An important issue in the GTN model is the exact calculation of the model parameters, which is very time-consuming and costly. Therefore, the finite element simulation method is used for this purpose. The porous metal plasticity model in the Abaqus software does not consider the coalescence of voids step, and analyzes issues on the basis of the two steps of nucleation and growth of voids. This causes an error in the results. In this work, the uniaxial tension test of aluminum alloy 5083-O is simulated using the GTN damage model. The simulation is carried out using the finite element software Abaqus through writing code in the UMAT subroutine. The GTN damage model parameters of AA5083-O are evaluated by matching the experimental engineering stress-strain curve and the simulated curve. The results obtained show that the code written through the UMAT subroutine addition leading to improvement in the simulation of the GTN damage model in Abaqus software provides an acceptable prediction of the GTN model parameters.