Numerical simulations are extensively used in the field of crash analysis; they represent an effective way to limit the necessity for expensive crash tests thus reducing development costs of safe structures. In particular crash analyses often require an accurate description of material non linearity and rupture conditions in order to accurately predict structural collapse and energy absorption capabilities of components. In this work a particular failure algorithm ,implemented in the non linear finite element code LS-Dyna, has been used and compared to more simple failure descriptions; this failure model Generalized Incremental Stress State dependent damage Model, abbreviated as GISSMO, gives the possibility to obtain some excellent results thanks to the coupling between stress-flow and damage and permits to calculate, in a correct way, the fracture by taking into account both the fracture in different stress-states and the dependence on the mesh size. In view of a possible application in full scale crash tests the model has been characterized to be used with shell elements ranging from 0.5 mm and 15 mm sizes; to obtain a satisfactory characterization, an extensive experimental campaign has been carried on using different S235JR specimen geometries and investigating several stress states conditions, among which pure shear and uniaxial tension. The experiments have been reproduced numerically implementing the GISSMO model to obtain correlation and, eventually, the model has been applied to predict the rupture of a steel tube component to verify if the applicability of the model was maintained when geometrical complexity was increased with respect to simple specimens
Le simulazioni numeriche sono ampiamente utilizzati nel settore delle analisi di crash; rappresentano un modo efficace per limitare la necessità di costosi test di crash, riducendo così i costi di sviluppo delle strutture per la sicurezza. In particolare, l’analisi di un incidente spesso richiede una descrizione accurata della non linearità dei materiali e le condizioni di rottura, al fine di prevedere con precisione il collasso strutturale e le capacità di assorbimento di energia dei componenti. In questo lavoro un particolare algoritmo , implementato agli elementi finiti non linearmente tramite LS-Dyna è stato usato e confrontato rispetto alle più semplici descrizioni della frattura; questo modello frattura Generalized Incremental Stress State dependent damage Model, abbreviato come GISSMO, dà la possibilità di ottenere dei risultati eccellenti grazie all'accoppiamento tra il flusso di sforzo e il danno permettendo di calcolare, in modo corretto, la frattura tenendo conto sia della sua dipendenza dallo stato di sforzo sia dalla dimensione delle maglie. In vista di una possibile applicazione in una simulazione full-scale di un incidente, il modello studiato è stato caratterizzato per essere utilizzato con elementi shell da 0,5 mm e 15 mm dimensioni; per ottenere una caratterizzazione soddisfacente, una vasta campagna sperimentale è stata condotta con diverse geometrie di provini dell’ acciaio S235JR in modo da indagare diverse condizioni di stati di sforzo, tra cui il taglio puro e la tensione monoassiale. Gli esperimenti sono state riprodotti numericamente attraverso l’ implementazione del modello GISSMO per ottenere una correlazione e, infine, il modello è stato applicato per prevedere la rottura di un componente con geometria a tubo quadro in acciaio, per verificare che l'applicabilità del modello si mantenga nel momento in cui la complessità del modello debba essere aumentata rispetto ai semplici provini.
Numerical experimental characterization of a ductile damage and failure model applied to steel components
PONTI, GIULIA
2014/2015
Abstract
Numerical simulations are extensively used in the field of crash analysis; they represent an effective way to limit the necessity for expensive crash tests thus reducing development costs of safe structures. In particular crash analyses often require an accurate description of material non linearity and rupture conditions in order to accurately predict structural collapse and energy absorption capabilities of components. In this work a particular failure algorithm ,implemented in the non linear finite element code LS-Dyna, has been used and compared to more simple failure descriptions; this failure model Generalized Incremental Stress State dependent damage Model, abbreviated as GISSMO, gives the possibility to obtain some excellent results thanks to the coupling between stress-flow and damage and permits to calculate, in a correct way, the fracture by taking into account both the fracture in different stress-states and the dependence on the mesh size. In view of a possible application in full scale crash tests the model has been characterized to be used with shell elements ranging from 0.5 mm and 15 mm sizes; to obtain a satisfactory characterization, an extensive experimental campaign has been carried on using different S235JR specimen geometries and investigating several stress states conditions, among which pure shear and uniaxial tension. The experiments have been reproduced numerically implementing the GISSMO model to obtain correlation and, eventually, the model has been applied to predict the rupture of a steel tube component to verify if the applicability of the model was maintained when geometrical complexity was increased with respect to simple specimensFile | Dimensione | Formato | |
---|---|---|---|
Tesi Giulia Ponti 787089.pdf
non accessibile
Descrizione: Tesi Completa Giulia Ponti
Dimensione
6.22 MB
Formato
Adobe PDF
|
6.22 MB | Adobe PDF | Visualizza/Apri |
I documenti in POLITesi sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/10589/110102