Elastic-plastic fracture analysis of notched Al 7075-T6 plates by means of the local energy combined with the equivalent material concept
Creators: name: Torabi, A.R.
name: Berto, F.
name: Campagnolo, A.
Publisher: name: Физическая мезомеханика
Year: 2016
Subjects: КОНЦЕПЦИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОГО МАТЕРИАЛА
ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ ДЕФОРМАЦИИ
V-ОБРАЗНЫЙ НАДРЕЗ
УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЕ РАЗРУШЕНИЕ
АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ AL 7075-T6
EQUIVALENT MATERIAL CONCEPT
STRAIN ENERGY DENSITY
V-NOTCH
ELASTIC-PLASTIC FRACTURE
AL 7075-T6

description: В статье проведен анализ разрушения тонких пластин алюминиевого сплава Al 7075-T6 с закругленными V-образными надрезами в условиях растяжения. Испытания на разрушение проводились на прямоугольных пластинах с отверстием в форме ромба с закругленными боковыми углами. Экспериментальные наблюдения показали, что зона пластичности зарождается у вершины надреза и распространяется по мере монотонного увеличения растягивающей нагрузки, в результате чего происходит мгновенное разрушение с большим раскрытием вершины надреза. Высокие значения пластических деформаций в области вершины надреза, а также наклонные плоскости разрушения в исследуемых образцах свидетельствуют о вязком разрушении пластин из сплава Al 7075-T6 с V-образным надрезом. В результате экспериментов выявлено, что несущая способность пластин с надрезом соответствует времени начала роста трещины от вершины надреза. Выполнено теоретическое предсказание экспериментальных результатов на основе концепции эквивалентного материала с использованием известного критерия хрупкого разрушения критерия усредненной плотности энергии деформации. Без проведения конечно-элементного анализа упругопластической деформации показано, что рассмотрение усредненной плотности энергии деформации в сочетании с концепцией эквивалентного материала позволяет эффективно предсказывать несущую способность пластин из сплава Al 7075-T6 с надрезом, разрушающихся в режиме среднемасштабной текучести.The main goal of the present research is to analyze tensile fracture in Al 7075-T6 thin plates weakened by blunt V-notches. For this purpose, first, 27 fracture tests are carried out on rectangular plates containing a central rhombic hole with two blunt V-shaped corners horizontally located. The experimental observations indicated that a plastic region initiates from the notch tip and grows as the tensile load monotonically increases, and finally, fracture happens suddenly with a significant opening of the notch tip. By showing significant plastic deformations around the notch tip and also inclined fracture planes, the specimens after fracture confirm well the ductile rupture in V-notched Al 7075-T6 plates. As the main experimental result, the load-carrying capacity of the notched plates corresponding to the onset of crack initiation from the notch tip is recorded. To theoretically predict the experimental results, the equivalent material concept is utilized together with the well-known brittle fracture criterion, namely the averaged strain energy density criterion. Without requiring elastic-plastic finite element analysis, it is shown that the combination of the averaged strain energy density and equivalent material concept is successful in predicting the load-carrying capacity of the V-notched Al 7075-T6 plates that fail by moderate-scale yielding regime.