Skip to main content

Lund University Publications

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Experiments and modelling of fracture initiation at impact

Wall, Ola LU (2000)
Abstract
The thesis addresses different questions, each necessary in the understanding of dynamic fracture initiation and crack propagation in steel. Emphasis lays on dynamic crack propagation experiments performed in the ductile to brittle transition region and possible conclusions, that can be drawn from them.



One question regards the physical basis for for viscoplasticity. Dislocation slip by thermal activation provides means for suitable choices of the yield function and the flow rate function in the standard Perzyna formulation for metal viscoplasticity.



Another concern is the choice of correct and efficient estimators for parameters in rate dependent material models. New estimators, based on analysis of... (More)
The thesis addresses different questions, each necessary in the understanding of dynamic fracture initiation and crack propagation in steel. Emphasis lays on dynamic crack propagation experiments performed in the ductile to brittle transition region and possible conclusions, that can be drawn from them.



One question regards the physical basis for for viscoplasticity. Dislocation slip by thermal activation provides means for suitable choices of the yield function and the flow rate function in the standard Perzyna formulation for metal viscoplasticity.



Another concern is the choice of correct and efficient estimators for parameters in rate dependent material models. New estimators, based on analysis of non-linear time series are derived.



A coherent set of dynamic fracture experiments, metallurgical characterisations and data for constitutive characterisation of two different steel qualities is presented. Crack propagation experiments were performed on large Single Edge Bend specimens in the ductile to brittle transition region. The material data mirrors both the properties at high strain rates as well as the conditions required for cleavage fracture.



The dynamic fracture experiments are analysed through numerical modelling, and conditions for the Rice-Knott-Ritchie cleavage initiation model are found. In addition, efficient ways of modelling and application of boundary conditions at the impact of the Single Edge Bend specimens are established. (Less)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling behandlar olika frågor som var och en är av stor betydelse för förståelsen av dynamiska brott i stål. Särskilt betonas sprickpropageringsförsök, utförda i överslagsområdet mellan segt och sprött beteende, samt de slutsatser som kan dras av försöken.



En fråga berör den fysikaliska bakgrunden till viskoplasticitet. Det visar sig att en beskrivning av termiskt aktiverad dislokationsglidning kan omformuleras till lämpliga flytytor och flythastighetsfunktioner i ett standardformat för viskoplasticitetsteori.



Frågan om korrekta och effektiva estimationsalgoritmer för tidsberoende materialmodeller diskuteras och nya metoder som baseras på... (More)
Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling behandlar olika frågor som var och en är av stor betydelse för förståelsen av dynamiska brott i stål. Särskilt betonas sprickpropageringsförsök, utförda i överslagsområdet mellan segt och sprött beteende, samt de slutsatser som kan dras av försöken.



En fråga berör den fysikaliska bakgrunden till viskoplasticitet. Det visar sig att en beskrivning av termiskt aktiverad dislokationsglidning kan omformuleras till lämpliga flytytor och flythastighetsfunktioner i ett standardformat för viskoplasticitetsteori.



Frågan om korrekta och effektiva estimationsalgoritmer för tidsberoende materialmodeller diskuteras och nya metoder som baseras på icke-linjär tidsserieanalys presenteras.



En sammanhållen mängd av dynamiska sprickutbredningsförsök, metallografisk beskrivning och data för konstitutiv modellering för två olika kommersiella stålkvaliteter presenteras. Sprickutbredningsförsöken utfördes på stora enkants böjprovstavar i överslagsområdet. Data för den konstitutiva beskrivningen speglar både egenskaperna vid höga töjningshastigheter och nödvändiga villkor för klyvbrottinitiering.



Sprickutbredningsförsöken analyseras genom beräkningar. Erforderliga villkor för tillämpning av Rice-Knott-Ritchie's modell för klyvbrottinitiering etableras. Dessutom jämförs olika möjligheter att implementera tidseffektiva randvillkor för modellering av anslaget av de böjprovstavar som används i sprickutbredningförsöken. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • Professor Andersson, Hans
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
vibration and acoustic engineering, vacuum technology, hydraulics, Viscoplasticity, Mechanical engineering, Ductile, Brittle, Dynamic, Fracture, Maskinteknik, hydraulik, vakuumteknik, vibrationer, akustik, Material technology, Materiallära, materialteknik
pages
89 pages
publisher
Avd för Hållfasthetslära, Box 118, 221 00 Lund,
defense location
Hörsal M:B, Ole Römers v. 1, Lund
defense date
2000-12-15 10:15:00
external identifiers
  • other:ISRN: LUTFD2/TFHF--00/1023--SE(1-13)
ISBN
91-7874-100-9
language
English
LU publication?
yes
id
0075c5e5-02f9-41b9-b656-30a204e4efb4 (old id 41146)
date added to LUP
2016-04-04 11:55:43
date last changed
2025-04-04 14:00:20
@phdthesis{0075c5e5-02f9-41b9-b656-30a204e4efb4,
  abstract     = {{The thesis addresses different questions, each necessary in the understanding of dynamic fracture initiation and crack propagation in steel. Emphasis lays on dynamic crack propagation experiments performed in the ductile to brittle transition region and possible conclusions, that can be drawn from them.<br/><br>
<br/><br>
One question regards the physical basis for for viscoplasticity. Dislocation slip by thermal activation provides means for suitable choices of the yield function and the flow rate function in the standard Perzyna formulation for metal viscoplasticity.<br/><br>
<br/><br>
Another concern is the choice of correct and efficient estimators for parameters in rate dependent material models. New estimators, based on analysis of non-linear time series are derived.<br/><br>
<br/><br>
A coherent set of dynamic fracture experiments, metallurgical characterisations and data for constitutive characterisation of two different steel qualities is presented. Crack propagation experiments were performed on large Single Edge Bend specimens in the ductile to brittle transition region. The material data mirrors both the properties at high strain rates as well as the conditions required for cleavage fracture.<br/><br>
<br/><br>
The dynamic fracture experiments are analysed through numerical modelling, and conditions for the Rice-Knott-Ritchie cleavage initiation model are found. In addition, efficient ways of modelling and application of boundary conditions at the impact of the Single Edge Bend specimens are established.}},
  author       = {{Wall, Ola}},
  isbn         = {{91-7874-100-9}},
  keywords     = {{vibration and acoustic engineering; vacuum technology; hydraulics; Viscoplasticity; Mechanical engineering; Ductile; Brittle; Dynamic; Fracture; Maskinteknik; hydraulik; vakuumteknik; vibrationer; akustik; Material technology; Materiallära; materialteknik}},
  language     = {{eng}},
  publisher    = {{Avd för Hållfasthetslära, Box 118, 221 00 Lund,}},
  school       = {{Lund University}},
  title        = {{Experiments and modelling of fracture initiation at impact}},
  year         = {{2000}},
}