For the characterization of crack advance in mechanical components and specimens under monotonic and fatigue loading, many engineering approaches use the assumption that the plastic deformation at the crack tip is isotropic. There are situations when this assumption is not correct, and the modeling efforts require additional correction factors that account for this simplification. The goal of this work is to study two cases where the plastic anisotropy at the crack tip is predominant and influences the magnitude crack-tip parameters, which in turn determine the amount of crack advance under applied loading. At the microstructural level, the small crack issue it is a long-standing problem in the fatigue community. Most of the small crack models consider that the plastic deformation at the crack tip is isotropic. The proposed approached for analyzing small crack growth is to perform finite element simulation of small cracks growing in a material that is assigned single crystal plastic properties. The nature of the plastic deformation of the material at the crack tip in the intra-granular regions could be accurately described and used for modeling small crack growth. By employing finite element analyses for stationary and growing cracks, the main characteristics of the plastic deformation at the crack tip, such as plastic zone sizes and shapes, crack-tip opening displacements, crack-tip opening stresses, are quantified and crack growth rates are determined. Ultimately, by using this crystal plasticity model calibrated for different microstructures, important time and financial resources for real experiments for the study of small cracks can be spared by employing finite element simulations. At macroscale, it is widely known that the manufacturing processes for aluminum alloys results in highly anisotropic microstructures, known as textures. The plastic behavior of these types of materials is far from isotropic and even the use of classical anisotropic yield criteria, such as that on Hill (Hill, 1950), is far from producing accurate results for describing the plastic deformation. Two of these anisotropic yield functions are implemented into finite element code ANSYS and stationary cracks are studied in a wide variety of textures. Significant variations of the plastic deformation at the crack due to the anisotropy are revealed.

No description available.

No description available.

No description available.

Hlavním cílem této práce bylo vysvětlit únavové chování ocelí ODS Eurofer, 14Cr ODS feritické oceli vyráběné v CEA (Commissariat a l’énergie atomique, Saclay, France) a 14Cr ODS feritické oceli vyráběné v EPFL (École Polytechnique Fédérale de Laussane, Switzerland). Pokud to bylo možné byly získané výsledky porovnány s ocelí Eurofer 97. Tato práce je součástí široké spolupráce, která je zaměřena na vývoj konstrukčních materiálů pro fuzní reaktory. V průběhu práce byly provedeny následující experimenty: • Standardní únavové zkoušky za pokojové teploty, při 650 a při 750 , byly získány křivky cyklického zpevnění/změkčení, cyklické deformační křivky, Coffinovy–Mansonovy a Wöhlerovi křivky. Hysterezní smyčky byly detailně analyzovány. • Pozorování mikrostruktury výchozího stavu pomocí TEM a porovnání s mikrostrukturou po cyklickém zatížení. • Pozorování povrchového reliéfu, který vznik díky lokalizaci cyklické plastické deformace - byla odhalena místa iniciace únavových trhlin a byl analyzován mechanismus jejich vzniku. • Měření kinetiky únavových trhlin. Oxidická disperse značně zpevňuje materiály, redukuje cyklické změkčení a stabilizuje mikrostrukturu v celém rozsahu teplot. Byly nalezeny velké rozdíly v životnosti jednotlivých ocelí. Ty byly vysvětleny pomocí rozdílných mechanismů iniciace trhlin a jejich různou rychlostí.

科学研究費補助金 研究種目:基盤研究(B)(2) 課題番号:09450047 研究代表者:田中 啓介 研究期間:1997-1999年度