Altaf Ahmad Lone

Este trabalho apresenta o estudo de simula o do comportamento de fraturas do a o e comp sitos. O comportamento de crescimento da fissura do material simulado pelo m todo dos elementos finitos estendidos (XFEM). O XFEM permite a modelagem de caracter sticas geom tricas arbitr rias independentemente da malha de elementos finitos. Os elementos de superf cie da fenda s o enriquecidos pela fun o Heaviside enquanto que, os elementos frontais da fenda s o tratados por fun es assimpt ticas. O modelo de material Ramberg-Osgood associado a danos utilizado para simular a propaga o da fenda. Os dados experimentais s o obtidos a partir de extensa revis o da literatura publicada nos ltimos cinco anos. A simula o num rica realizada no software comercial ABAQUS. O estudo visa um estudo mais aprofundado e detalhado do projeto da mec nica da fratura. As considera es do desenho s o avaliadas mais detalhadamente usando testes de literatura de refer ncia, como testes de quatro pontos de flex o e compress o-tens o. O conhecimento foi ampliado para resolver alguns problemas praticamente importantes como disco de turbina e rachaduras superficiais. Uma caracter stica de projeto vazamento antes da ruptura foi devidamente considerada, resolvendo os problemas com tubula es de alta press o com rachaduras internas.

Questo lavoro presenta lo studio di simulazione del comportamento alla frattura di acciaio e compositi. Il comportamento di crescita delle cricche del materiale simulato con il metodo degli elementi finiti estesi (XFEM). XFEM permette la modellazione di caratteristiche geometriche arbitrarie indipendentemente dalla maglia degli elementi finiti. Gli elementi della superficie della cricca sono arricchiti dalla funzione di Heaviside, mentre gli elementi del fronte della cricca sono trattati da funzioni asintotiche. Il modello materiale di Ramberg-Osgood accoppiato al danno usato per simulare la propagazione della cricca. I dati sperimentali sono ottenuti da un'ampia revisione della letteratura pubblicata negli ultimi cinque anni. La simulazione numerica viene eseguita sul software commerciale ABAQUS. Lo studio mira a un ulteriore studio dettagliato della progettazione della meccanica della frattura. Le considerazioni progettuali sono ulteriormente valutate utilizzando prove di riferimento della letteratura come la piegatura a quattro punti e le prove di compressione-tensione. La conoscenza stata estesa per risolvere alcuni problemi praticamente importanti come il disco della turbina e la criccatura della superficie. Una caratteristica di progettazione di perdita prima della rottura stata presa in debita considerazione risolvendo i problemi con tubi ad alta pressione con crepe interne.

Ce travail pr sente l' tude de simulation du comportement de fracture de l'acier et des composites. Le comportement de croissance des fissures du mat riau est simul par la m thode des l ments finis tendus (XFEM). XFEM permet la mod lisation de caract ristiques g om triques arbitraires ind pendamment du maillage des l ments finis. Les l ments de surface des fissures sont enrichis par la fonction de Heaviside, tandis que les l ments de front de fissure sont trait s par des fonctions asymptotiques. Le mod le de mat riau Ramberg-Osgood coupl l'endommagement est utilis pour simuler la propagation des fissures. Les donn es exp rimentales sont obtenues partir d'une revue extensive de la litt rature publi e au cours des cinq derni res ann es. La simulation num rique est effectu e sur le logiciel commercial ABAQUS. L' tude vise approfondir l' tude d taill e de la conception de la m canique de la rupture. Les consid rations de conception sont valu es plus en d tail l'aide d'essais de r f rence de la litt rature comme la flexion quatre points et les essais de compression-tension. Les connaissances ont t tendues pour r soudre certains probl mes pratiques importants comme la fissuration des disques de turbine et des surfaces. Une caract ristique de conception "fuite avant rupture" a t d ment prise en compte en r solvant les probl mes de fissures internes dans les tuyaux haute pression.

W pracy przedstawiono badania symulacyjne pękania stali i kompozyt w. Zachowanie materialu podczas wzrostu pęknięc symulowane jest za pomocą rozszerzonej metody element w skończonych (XFEM). XFEM pozwala na modelowanie dowolnych cech geometrycznych niezależnie od siatki element w skończonych. Elementy powierzchni pęknięcia są wzbogacone o funkcję Heaviside'a, natomiast elementy frontu pęknięcia są traktowane przez funkcje asymptotyczne. Do symulacji propagacji pęknięcia zastosowano model materialowy Ramberga-Osgooda polączony z uszkodzeniem. Dane eksperymentalne uzyskano z obszernego przeglądu literatury opublikowanej w ciągu ostatnich pięciu lat. Symulacja numeryczna jest przeprowadzana na komercyjnym oprogramowaniu ABAQUS. Celem pracy jest dalsze szczeg lowe studium projektowania mechaniki pękania. Rozważania projektowe są dalej oceniane przy użyciu wzorcowych test w literaturowych, takich jak zginanie czteropunktowe i testy ściskania-rozciągania. Wiedza ta zostala rozszerzona w celu rozwiązania niekt rych praktycznie ważnych problem w, takich jak dysk turbiny i pękanie powierzchni. Cecha konstrukcyjna "wyciek przed pęknięciem" zostala uwzględniona przy rozwiązywaniu problem w z rurami wysokociśnieniowymi z wewnętrznymi pęknięciami.

Diese Arbeit stellt die Simulationsstudie des Bruchverhaltens von Stahl und Verbundwerkstoffen vor. Das Risswachstumsverhalten des Materials wird mit der erweiterten Finite-Elemente-Methode (XFEM) simuliert. Die XFEM erlaubt die Modellierung beliebiger geometrischer Merkmale unabh ngig vom Finite-Elemente-Netz. Die Rissoberfl chenelemente werden mit Heaviside-Funktionen angereichert, w hrend die Rissfrontelemente mit asymptotischen Funktionen behandelt werden. Zur Simulation des Rissfortschritts wird das Ramberg-Osgood-Materialmodell in Verbindung mit der Sch digung verwendet. Die experimentellen Daten werden aus einer umfangreichen Literaturauswertung der in den letzten f nf Jahren ver ffentlichten Literatur gewonnen. Die numerische Simulation wird mit der kommerziellen Software ABAQUS durchgef hrt. Die Studie zielt auf eine weitere umfangreiche Detailstudie der bruchmechanischen Auslegung ab. Die Konstruktions berlegungen werden anhand von Benchmark-Literaturtests wie Vierpunktbiegung und Druck-Zug-Tests weiter ausgewertet. Das Wissen wurde erweitert, um einige praktisch wichtige Probleme wie Turbinenscheiben- und Oberfl chenrissbildung zu l sen. Ein Konstruktionsmerkmal Leck vor Bruch wurde bei der L sung der Probleme mit Hochdruckrohren mit inneren Rissen ber cksichtigt.