Cack propagation in aluminium alloy plates: experiments, modelling and simulation

Denne masteroppgaven har studert sprekkpropagering i 1.5mm tykke plater av aluminiumslegeringen AA6016 utsatt for kvasisstatisk- og dynamisk last. Forsøkene har blitt modellert ved bruk av en FEA og en Gurson-Tvergaard-needleman (GTN) material modell til å beskrive plastisk materialoppførsel og brudd. Formålet med oppgaven er å bedømme nøyaktigheten, effektiviteten og robustheten til GTN-modellen til å predikere sprekkdannelse og sprekkpropagering i tynne aluminiumsplater. Oppgaven bruker data fra eksperimenter og tidligere forskning ved NTNU til å identifisere materialparameterne for tre tempers av AA6016: T4, T6 og T7. Forsøksdata fra strekktester på glatte prøvestykker har blitt brukt til å kalibrere flytespenning og isotropisk fastening, definert av Voce hardening rule. Data fra notched-strekk tester har blitt brukt til å bestemme skade- og bruddparametere til GTN-modellen. Cockcroft-Latham (CL) bruddkriterie har også blitt kalibrert for å sammenligne mot GTN-modellen. I oppgaven er det blitt utført strekktester på Double edged notched tension (DENT) tester ved institutt for konstruksjonsteknikk, NTNU. Samme test er deretter simulert ved hjelp av de identifiserte materialparameterene, og resultatene sammenlignet. Simuleringene er blitt utført i verktøyet Abaqus/Explisitt ved bruk av «8-node-linear-brick elements». Oppgaven finner at de numeriske resultatene ved bruk av begge modellene samsvarer godt med eksperimentell data. Modellene gir god nøyaktighet på krefter og forflynting, derimot er ikke korrekt sprekkpropagering predikert i alle testene. Gitt den enkle fremgangsmåten for kalibrering, og modellens beregningseffektivitet, støtter resultatene at modellen er et nyttig verktøy for dimensjonering av komponenter hvor fysiske tester er lite praktiske eller kostnadseffektive