Simulation of ductile fracture of S235JR steel using computational cells with microstructurally-based length scales

The paper presents results of a numerical modelling of ductile fracture and failure of elements made of S235JR steel subjected to static tension. The analysis was performed using the Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) model, which takes into consideration the material structure. The GTN material parameters of S235JR steel were assumed basing on the results of its microstructural and strength properties. The aim of the research was to specify and test the procedure that enables one to perform engineering calculations of tensioned structural elements using the GTN material model. During numerical simulations, the mesh size-effect was analysed, basing on microstructurally-based length scales methods. The results show high sensivity of strength curves in the range from the maximum force to the failure depending on the method and mesh size applied.

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego pękania ciągliwego oraz zniszczenia elementów wykonanych ze stali S235JR poddanych statycznemu rozciąganiu. W analizie oparto się na modelu materiałowym Gursona-Tvergaarda-Needlemana (GTN), uwzględniającym strukturę materiałową. Parametry materiałowe modelu GTN stali S235JR przyjęto w oparciu o jej własności mikrostrukturalne i wytrzymałościowe. Celem badań było opracowanie i weryfikacja procedury umożliwiającej przeprowadzanie obliczeń inżynierskich rozciąganych elementów konstrukcyjnych przy zastosowaniu modelu GTN. Podczas symulacji numerycznych uwzględniono efekt wielkości siatki, stosując metody oparte na mikrostrukturalnych skalach długości. Uzyskane wyniki ujawniają wysoką wrażliwość krzywych wytrzymałościowych w zakresie od obciążenia maksymalnego do zniszczenia, w zależności od metody oraz wielkości siatki zastosowanej w obliczeniach.