نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر

نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر

کالیبراسیون و اعتبارسنجی مدل شکست نرم برای فولاد ST-37 تحت حالت‌های مختلف تنش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران
2 دانشگاه تهران*مهندسی مکانیک
10.22060/mej.2026.25765.7969
چکیده
در این پژوهش، اثرات تنش سه‌محوره و پارامتر زاویه لود بر رفتار شکست نرم در فولاد ST-37 به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور بررسی شرایط تنش سه‌محوره منفی، آزمایش‌های کشش و فشار تک‌محوره بر روی نمونه‌هایی با هندسه‌های خاص، از جمله نمونه‌های دمبلی‌شکل و نمونه‌های ناچ‌دار با سوراخ‌های بیضوی، انجام پذیرفت. این آزمایش‌ها امکان ایجاد مقادیر تنش سه‌محوره منفی در بازه 348/0- تا 456/0- را فراهم آوردند. رویکردی ترکیبی که شامل روش‌های تجربی و عددی بود، برای تحلیل دقیق رفتار شکست به کار گرفته شد. در بخش عددی، مدل شکست گنجیانی، با لحاظ کردن پارامترهای آسیب، از طریق شبیه‌سازی اجزای محدود در نرم‌افزار آباکوس و با بهره‌گیری از زیرروال‌های VUHARD و VUSDFLD پیاده‌سازی گردید. نتایج حاصل از مقایسه تحلیل‌های تجربی و عددی، تطابق قابل ملاحظه‌ای را در پیش‌بینی کرنش شکست نشان دادند. ارزیابی عددی همچنین آشکار ساخت که تمرکز شکست در نواحی با بیشترین میزان کرنش پلاستیک رخ می‌دهد. این یافته‌ها مؤید این مطلب هستند که تنش سه‌محوره تأثیر بسزایی بر شکست نرم ایفا می‌کند. علاوه بر این، مشاهده شد که روند تغییرات کرنش شکست در شرایط تنش سه‌محوره مثبت و منفی، مشابه و همسان است. این تحقیق بینش عمیقی در مورد مکانیسم‌های شکست در فولاد ST-37 تحت شرایط تنش پیچیده ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Calibration and validation of a ductile failure model for ST-37 steel under various stress states

نویسندگان English

Mohsen Mansouri 1
Mehdi Ganjiani 2
1 Mechanical Engineering Department University of Tehran
2 Faculty of Mechanical Engineering, University of Tehran
چکیده English

In this research, the effects of stress triaxiality and the Lode angle parameter on the ductile fracture behavior of ST-37 steel have been studied in detail. To investigate negative stress triaxiality conditions, uniaxial tensile and compression tests were performed on specimens with specific geometries, including dog-bone shaped specimens and notched specimens with elliptical holes. These experiments enabled the creation of negative stress triaxiality values within the range of -0.348 to -0.456. A combined approach, encompassing both experimental and numerical methods, was employed for the accurate analysis of fracture behavior. In the numerical part, the Ganjiani fracture model, considering damage parameters, was implemented through finite element simulations in Abaqus software, utilizing the VUHARD and VUSDFLD user subroutines. The comparative analysis of experimental and numerical results demonstrated a significant agreement in predicting the fracture strain. Numerical evaluations further revealed that fracture concentrates in regions with the highest plastic strain. These findings support the notion that stress triaxiality plays a crucial role in ductile fracture. Furthermore, it was observed that the trends in fracture strain variations under both positive and negative stress triaxiality are similar and consistent. This research provides deep insights into the fracture mechanisms of ST-37 steel under complex stress conditions.

کلیدواژه‌ها English

Negative stress triaxiality
Lode angle parameter
ductile fracture behavior
ST-37 steel

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 مرداد 1405