[논문]파손역학이 조합된 이중 후방응력 이동경화 구성방정식 모델

윤수진

doi:10.5228/kspp.2008.17.3.161

파손역학이 조합된 이중 후방응력 이동경화 구성방정식 모델
Combined Two-Back Stress Models with Damage Mechanics Incorporated 원문보기

소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics, v.17 no.3 = no.101, 2008년, pp.161 - 169

윤수진 (국방과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

In the present work, the two-back stress model is proposed and continuum damage mechanics (CDM) is incorporated into the plastic constitutive relation in order to describe the plastic deformation localization and the damage evolution in a deforming continuum body. Coupling between damage mechanics and isothermal rate independent plasticity is performed using the kinematic hardening rule, which in turn is formulated by combining the nonlinear Armstrong-Frederick rule and the Phillips rule. The numerical analyses are carried out within h deformation theory. It is noted that the damage evolution within a work piece accelerates the plastic deformation localization such that the material with lower hardening exponent results in a rapid shear band formation. Moreover, the results from the numerical analysis reflected closely with the micro-structures around the fractured regime. The effects of the various hardening parameters on deformation localization are also investigated. As the nonlinear strain rate description in the back stress evolution becomes dominant, the strain localization becomes intensified as well as the damage evolution.

주제어

AI 본문요약
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가설 설정

증분 내에서의 결함 인자에 대한 적분 대신 동일한 증분 동안 결함 인자가 일정하다는 가정되었다. 마찬가지로 유효응력과 명목응력과의 관계를 통해 모듈러스 Et)는

제안 방법

구성방정식이 제안되었으며 후방응력 전개식으로는 Armstrong-Frederick과 Phillips 경화 법칙이이용되었다. 등온 변형률 독립 J2 변형 이론에 기초한 유한요소 수치해석이 실시되었다. 낮은 경화 지수를 갖는 소재가 전단밴드 형성에 취약함이 밝혀졌으며 이는 미세조직 관찰 결과와 잘 일치하고 있다.
따라서 모든 상태변수들은 결함의 함수로 표현된다. 또한 두 개의 이동경화모델에 대한 조합이 이루어졌으므로 이 중 후방응력에 기초한 객관적 응력률이 적용되었다. 본 구성방정식은 기존과 달리 응력과 변형률에 대해서 각각 하나의 장으로 나타난다.

이론/모형

1080강 및 Maraging 300 고강도 합금강에대한응력식은 Johnson-Cook모델로 표현되었다.
연속체 결함 모델(CDM)은 유효 응력개념에 기초한다[16]. 본 연구에서는 Bonora[l기가 제안한연속체 결함 모델을 이용, 소성변형과 파손역학과의 조합이 시도되었다. 따라서 모든 상태변수들은 결함의 함수로 표현된다.
본 연구에서는 파손역학이 조합된 이 중 후방응력 구성방정식이 제안되었으며 후방응력 전개식으로는 Armstrong-Frederick과 Phillips 경화 법칙이이용되었다. 등온 변형률 독립 J2 변형 이론에 기초한 유한요소 수치해석이 실시되었다.

성능/효과

본 구성방정식은 기존과 달리 응력과 변형률에 대해서 각각 하나의 장으로 나타난다. 결과적으로 본 구성방정식은 간단한 경화 인자의 제어로 폭넓은 소성변형 거동의 예측이 가능하다.
하지만 넓은 범위의 Phillips 경화 계수의 조정에도 불구하고 그 영향은 그리 크지 않은 것으로 밝혀졌다. 또한 결함 인자도 경화 지수가 낮은 소재에 대해서 국부적 소성변형 거동 예측에 큰 영향을 미치는 것이 밝혀졌다.
한편 본 Armstrong-Frederick, Phillips 및Ziegler 경화법칙을 이용한 이 중 후방응력 이동경화 구성방정식은 경화 인자들의 혼합법칙에 의한 간단한 조합으로 광범 위한 소성변형 거 동을 나타낼 수 있다. 여기서 Armstrong-Frederick 경화법칙이 지 배적 인 영향을 미 칠수록 국부적 소성변형집중 현상 및 결함 발생이 증가하는 것이 관찰되었다. 하지만 넓은 범위의 Phillips 경화 계수의 조정에도 불구하고 그 영향은 그리 크지 않은 것으로 밝혀졌다.

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