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A three-dimensional model for ductile fracture by the growth and coalescence of microvoids

1985; University of Toronto Press; Volume: 33; Issue: 6 Linguagem: Francês

10.1016/0001-6160(85)90202-0

1878-0768

P. F. Thomason,

Microstructure and mechanical properties

A general three-dimensional model of the ductile fracture process in metals is developed for the case of a rigid non-hardening plastic solid, containing a regular distribution of spherical microvoids. The model takes full account of the effects of volumetric growth and shape change of the individual voids, in triaxial stress fields and defines the condition of plastic limit-load failure of the intervoid matrix at incipient void coalescence. The results suggest that the primary influence of the mean-normal stress on ductile fracture is in promoting plastic-limit load failure of the intervoid matrix, rather than in promoting dilational growth of the voids. The theoretical ductile fracture strains are found to be in good agreement with experimental results. Nous développons un modèle tridimensionnel général pour la rupture ductile dans les métaux dans le cas d'un solide plastique rigide non durcissant, contenant une répartition régulière de microcavités sphériques. Ce modèle prend totalement en compte les effets de la croissance volumétrique et du changement de forme des cavités individuelles, dans des champs de contrainte triaxiale, et definite la condition de rupture á la limite plastique de la matrice entre les cavités au début de leur coalescence. Nos résultats donnent à penser que l'influence principale de la contrainte normale moyenne sur la rupture ductile consiste à favoriser la rupture à la limite plastique de la matrice entre les cavités, plutôt au'à favoriser la croissance des cavités par dilatation. Les déformations à la rupture ductile théorique sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. Für den Fall eines starren, sich nicht verfestigenden plastischen Metalls, welches kugelförmige Mikrohohlräume in regelmäβiger Anordnung enthält, wird ein allgemeines dreidimensionales Modell des duktilen Bruchvorganges entwickelt. Das Modell berücksichtigt die Effekte durch Volumwachstum und Formveränderung der einzelnen Hohlräume für dreiachsige Spannungsfelder. Als Bedingung für die plastische Grenzbelastung für Bruchbildung in der Matrix gilt das beginnende Zusammenwachsen der Hohlräume. Die Ergebnisse legen die Vorstellung nahe, daβ der wichtige Einfluβ der mittleren Normalspannung auf den duktilen Bruch darin besteht, daβ der Bruch in der Matrix gefördert wird, und nicht das Breitenwachstum der Hohlräume. Die theoretischen Dehnungen beim Bruch stimmen mit experimentellen Ergebnissen gut überein.