Influence of torsional pre-strain on fracture characteristics under tensile loading

Diplomová práce se zabývá vlivem krutové předdeformace na lomové charakteristiky při tahovém namáhání oceli 11 375. Krutová předdeformace zapříčiní plastickou deformaci v příčném průřezu zkušebního tělesa. Plastická deformace způsobí jinou odezvu materiálu na tahové namáhání oproti odezvě bez plastické deformace. Vyšetřováno je hladké zkušební těleso a zkušební těleso s vrubem. Rešeršní část práce se zabývá popisem zkoušky tahem a krutem podle příslušných norem. Dále jsou popsány nelinearity, které je nutné uvažovat ve výpočtovém modelu. Následuje popis materiálových modelů v programovém prostředí Ansys, které je použito pro tvorbu výpočtového modelu. Poté je čtenář seznámen s mechanismy porušování materiálu, významem triaxiality napětí a konstrukcí lomového diagramu. První experimentální část práce se zabývá určením materiálových charakteristik oceli 11 375, které slouží jako vstup pro výpočtové modelování. V části práce, která se zabývá výpočtovým modelováním, je cílem získání hodnoty krutové předdeformace takové, aby došlo k plastické deformaci zkušebního tělesa. Pomocí výpočtového modelování je také určeno pole skutečného napětí, pole skutečné deformace a body pro konstrukci lomového diagramu. Během druhého experimentu jsou zkušební tělesa zkroucena podle výstupů výpočtového modelu a následně jsou namáhána tahem až do porušení. Hlavní zjišťovanou veličinou tohoto experimentu je smluvní délkové přetvoření v okamžiku lomu. Závěrem jsou porovnány smluvní tahové diagramy určené výpočtovým modelováním a experimentálním měřením.The diploma thesis is about the influence of torsional pre-strain on fracture characteristics under tensile loading of steel 11 375. Plastic strain in the cross-section of tested specimen is caused by torsional pre-strain. Plastic strain causes a different response of a material to tensile loading. A smooth tensile test specimen and tensile test specimen with a notch are examined. The research part of thesis describes tensile and torsional tests according to regular standarts. The nonlinearities considered in computational models are also described, followed by a description of material models in the software Ansys, which is used to create the computational model. Mechanisms of failure, the importance of stress triaxiality and the construction of triaxiality space are also introduced to a reader. The first experiment is about a tensile test of steel 11 375. The stress-strain curve obtained by the tensile test will be used as input in computational modelling. The aim of computational modelling is the determination of torsional pre-strain, that causes plastic strain in a tested specimen. The true stress field, true strain field and points of triaxiality space are determined by computational models. During the second experiment, tensile test specimens are torsioned according to outputs of computational models, followed by a tensile load to fracture. The main output of the experiment is fracture engineering strain. Finally, the stress-strain curves of computational models are also compared with experimental measurements.