Simulations of aluminum Alloy Sheet Tearing with numerical Implementation of Fracture Criterion

Jednym z ważniejszych problemów związanych z eksploatacją starzejących się statków powietrznych jest możliwość powstania rozległego uszkodzenia zmęczeniowego (ang. Widespread Fatigue Damage). Podczas eksploatacji statku powietrznego, nawet w przypadku obecności pęknięć, konstrukcja musi być w stanie przenieść działające na nią obciążenia. Maksymalne obciążenie, jakie jest w stanie przenieść uszkodzona konstrukcja, nazywamy wytrzymałością resztkową. Do obliczeń wytrzymałości resztkowej konstrukcji lotniczych powszechnie używa się MES. Propagację pęknięć w cienkich blachach duralowych dobrze opisuje się, stosując Crack Tip Opening Angle jako kryterium pękania. W niniejszej pracy przedstawiono algorytm implementacji kryterium CTOA w obliczeniach MES. Praktyczną implementację wykonano w postaci procedury użytkownika dołączanej do komercyjnego programu MSC.Marc. W pracy zamieszczono dwa przykłady obliczeń. Pierwszy przykład miał za zadanie weryfikację metody na podstawie publikowanych wyników doświadczalnych i numerycznych. Drugi przykład ilustruje pracę algorytmu w bardziej złożonym przypadku jednoczesnej propagacji wielu pęknięć.Widespread Fatigue Damage is one of the most important concerns of aging aircraft structures. During service life, the structure has to sustain any load effected it even if the structure is cracked. The maximum of the load capacity which can be sustained by the particular damaged structure is called its residual strength. The suitable tool for analysis of damaged structures is numerical simulation by means of FE technique. Crack propagation in aircraft skin can be modelled using crack tip opening angle (CTOA) as a crack criterion. In this paper, the algorithm of implementation of CTOA in finite element calculation is discussed. The implementation was developed as a user subroutine added to commercial code MSC. Marc. Two examples are included in the paper. The first one is to verify the algorithm and the user subroutine using published results of an experimental work and FE calculations. The latter one is more complex with four crack tips propagated simultaneously