A CONTINUUM DAMAGE MODEL FOR THE ANALYSIS OF LOW CICLE FATIGUE IN ELASTO-VISCOPLASTIC BARS

• Main Author: FREDERICO PABLO HUBSCHER
• Other Authors: HERALDO SILVA DA COSTA MATTOS
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 1992
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=19139@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=19139@2

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === O presente trabalho da modelagem da fadiga plástica oligocíclica de barras também conhecida na literatura como fadiga de baixo ciclo. O modelo unidimensional proposto é desenvolvido a partir dos princípios básicos da Mecânica do Dano Contínuo. Seu principal objetivo é considerar a influencia de vários fenômenos complexos – como a história da deformação plástica, a viscosidade, o endurecimento e o amolecimento cíclico induzido pela deformação plástica acumulada – na vida da estrutura. As equações constitutivas, usadas ao longo do trabalho, formam um sistema de equações diferenciais ordinárias não-lineares e, para um conjunto de condições iniciais dado, a solução é aproximada usando-se um método preditor corretor de quarta ordem com passo variável. O modelo proposto é estudado através da análise da vida de uma barra de aço inoxidável 316L submetida a carregamentos de tensão não monotonicos à temperatura ambiente (20 graus Celsius). Para carregamentos de tensão cíclica com amplitude constante e tensão média nula, as vidas computadas encontram-se em muita boa concordância com aquelas obtidas pelo método E – N clássico. Uma das principais vantagens do modelo proposto é que pode ser facilmente estendido a um contexto tridimensional, o que só pode ser feito no método E – N mediante fortes hipóteses, restritivas. Espera-se assim, que no futuro, este modelo de dano contínuo possa ser usado como uma ferramenta simples e acurada no projeto de estruturas mecânicas, tornando-as mais baratas, seguras e confiáveis. === The present work is concerned with the modeling of the low-cycle fatigue of elasto-viscoplastic bars. The proposed unidimensional model is developed in the framework of the Continuum Damage Mechanics and takes into account the influence of many complex pehnomena (such as the history of plastic deformation, the viscosity and the cyclic hardening induced by the cumulated plastic doformation) in the life of the structure. The resulting governing equations form a nonlinear system of ordinary differential equations and, for a given set of initial conditions, the solution is approximated by using a fourth order predictor-corrector finite difference schme with variable time steps. The proposed model is checked by analysing the life of a 316L stainless steel bar subjected to non monotonic loadings at room temperature (20 degress Celsius). For cyclic stress loadings with constant amplitude and zero men stress, the computed lifes are in very good agreement to those obtained by the classical E – N method. One of the main features of the proposed model is that it can be easily extended to a tridimensional context, what is not an easy task in the case of the classical methods. So, in the future, this continuum damage model may be used as an reasonably simple tool in the sesign of mechanical structures making them more safer and reliable.