A Ductile Tear Fracture Analysis of Lap Welded Joints

Numerical analysis of the ductile fracture of lap welded joints has been performed for a standard CT specimen. Mono-, bi- and trimetallic CT configurations were studied in order to compare the J-integral and CTOD global approaches with a local approach (Rice and Tracey model). It is found that the above change in configuration has no impact on evolution of the global parameters, while the void growth ratio R/R is very sensitive to the stress and strain fields around the crack tip. Furthermore, using the parameter R/Ro distribution at the crack tip, allowed us to predict the crack propagation direction in the case of lap welded joints.Выполнен численный расчет параметров вязкого разрушения компактных образцов, моделирующих сварное соединение внахлестку. Исследовались моно-, би- и триметаллические конфигурации компактных образцов с целью сравнения глобальных (J-интеграл и раскрытие вершины трещины) и локального (модель Райса-Трейси) подходов. Показано, что такие изменения конфигурации образцов не влияют на глобальные параметры, в то время как локальный параметр - коэффициент роста пор R/R0 - весьма чувствителен к изменению полей напряжений и деформаций в окрестности вершины трещины. Предлагается направление распространения трещины в случае сварного соединения внахлестку прогнозировать по распределению параметра R/R0 в окрестности вершины трещины.Виконано числовий розрахунок параметрів в’язкого руйнування компактних зразків, що моделюють зварне з ’єднання внапуск. Досліджували моно-, бі- та триметалічні конфігурації компактних зразків із метою порівняння глобальних (J-інтеграл та розкриття вістря тріщини) і локального (модель Райса-Трейсі) підходів. Показано, що такі зміни конфігурації зразків не впливають на глобальні параметри, в той час як локальний параметр - коефіцієнт росту пор R/R0 - дуже чутливий до зміни полів напружень і деформацій в околі вістря тріщини. Пропонується напрямок поширення тріщини у випадку зварного з ’єднання внапуск прогнозувати по розподілу параметра R/R0 в околі вістря тріщини

Analysis of Viscoelastoplastic Behavior of Expanded Polystyrene under Compressive Loading: Experiments and Modeling

The use of expanded polystyrene (EPS) in road paving, where the soil exhibits special properties (for example, compressive soil), calls for the necessity of investigating the mechanical behavior of this material. In this work, a study of the EPS compressive behavior is presented. It is divided into two parts: experimental and modeling investigations. The experimental results show that the EPS global compression behavior is characterized by three stages. Analysis of the results shows that the density of EPS plays an important role. A phenomenological mechanical model is considered in order to simulate the EPS viscoelastoplastic behavior in the case of compressive loading. A numerical analysis has been made in order to describe the mechanical behavior of the EPS material. This investigation has revealed a good correlation with the experimental results.При использовании расширенного полистирена в случае прокладки дорог, когда почва имеет особые свойства (например, сжатое состояние), возникает необходимость изучения механических характеристик этого материала. В данной работе исследованы механические свойства расширенного полистирена при сжатии. Работа включает две части: экспериментальное исследование и моделирование. Экспериментальные данные показали, что поведение расширенного полистирена при сжатии характеризуется тремя стадиями. При анализе установлено, что плотность расширенного полистирена играет важную роль. Рассмотрена феноменологическая механическая модель для моделирования вязкоупругопластических свойств при сжатии. С помощью численного анализа описаны механические свойства, которые хорошо согласуются с полученными экспериментально.При використанні розширеного полістирену у випадку прокладання доріг, коли грунт має особливості (наприклад, стиснення), виникає необхідність у вивченні механічних характеристик цього матеріалу. У даній роботі досліджено механічні характеристики розширеного полістирену при стисненні. Робота складається з двох частин: експериментального дослідження і моделювання. Експериментальні дані свідчать, що поведінка розширеного полістирену при стисненні характеризується трьома стадіями. Аналіз показав, що щільність розширеного полістирену грає важливу роль. Розглянуто феноменологічну механічну модель для моделювання в'язкопружнопластичних властивостей при стисненні. За допомогою числового аналізу описано механічні характеристики, які добре узгоджуються з отриманими експериментально

Prediction of the critical stress to crack initiation associated to the investigation of fatigue small crack

Fatigue design is of vital importance to avoid fatigue small crack growth in engineering structures. This study shows that the critical fatigue design stress can be defined below the usual endurance limit, considered inrules and codes. The material constitutive behaviour is using linear isotropic elasticity.Lassere and Pallin-Luc [1-2] use the elastic energy and over-energy under uniaxial load (tension and rotating bending). The authors deduce the influencing critical stress value corresponding to sigma star. It’s a linear approach.We propose an over-energy under dissymmetrical rotating bending and expressed in the ellipse axes. An asymptotic approach is transformed the over-energy in polynomial function of critical stress. Unknown depend on experimental service conditions, endurance limit of tension and rotating bending of specimen. The fatigue database of 30NCD16 steel studied by Froustey and Dubar [3-13] is used. Critical stresses are evaluated (Fig. 2).The research done by Manning and all [4] has shown the small crack effect to be as large as 0.3 mm. Small crack and critical stress are illustrated here in as resulting from pure bending approach expressed by Bazant law [7]. It’s reproduces well the Kitagawa diagram [6] (Fig. 3). When the short cracks are hidden in the material, we shows that the number  cycles during small crack growth be significantly higher (Fig. 4) than the corresponding cycles of large cracks growth (ONI’s fatigue test) for the same physically crack size. Indeed its evolution can be blocked by a microstructural barrier (grain boundary, for example). Hence, the considerations of small crack growth are strongly influencing the fatigue life of a component or structure

Effect of heat treatment on plasticity of Al–Zn–Mg alloy: Microstructure evolution and mechanical properties

AbstractThe effect of heat treatment on the plastic properties of an aluminum alloy (Al–Zn–Mg) has been investigated by indentation and tensile tests. The microstructural evolution was investigated using optical, scanning and transmission electron microscopies. After various states of ageing, the Al–Zn–Mg alloy shows significant changes in the microstructure and mechanical behaviour. After quenching, the microstructure was characterized by high ductility. After ageing at 135 ∘C, corresponding to the maximum value of hardness, the alloy reveals small η’ precipitates. After two-step ageing at 70 ∘C plus at 135 ∘C, the volume fraction of this precipitates becomes higher. Consequently, the yield strength of the material increases and it maintains its ductility

Influence of Heating Rate and Carbon Concentration on the Mechanical Properties of Carbon Steels

In this work, the influence of temperature and heating rate on mechanical properties of three carbon steels (containing respectively 0.1%, 0.38% and 1% of carbon) has been investigated. Using a specifically designed apparatus equipped with a heating device, tensile and relaxation tests have been performed in air under three conditions of temperature (600 °C, 800 °C and 1100 °C) and for two extreme values of heating rate (10 °C/s and 270 °C/s respectively). A significant dependence of mechanical properties (such as the yield stress and the maximal stress) upon the rate of heating has been pointed out. For instance, at 600 °C, for each material, an essential decrease of the yield stress as well as the flow stress was observed for the heating rate of 270 °C/s. Moreover, for a given temperature value, our results show that this parameter also affects the strain hardening factor as well as the strain rate sensitivity exponent

Evaluation of the energy parameter J on rubber-like materials: Comparison between experimental and numerical results

International audienc