Numerical implementation issues of the deformation and destruction process of bodies with stress concentrators

Feklistov, Evgenia V.; Tretyakov, M. P.; Wildemann, Valeriy

doi:10.1063/5.0059553

Cited by 3 publications

(6 citation statements)

References 6 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…to simulate crack propagation and damage accumulation in solids. One of the most widely used approaches is connected with finite element stiffness properties reduction if the failure criteria are fulfilled [3,[22][23][24][25]. This approach is one of the simplest, but requires taking into account several aspects.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…All these aspects of elastic-brittle bodies fracture modeling were previously discussed by authors in [37]. Besides, the structural elements mechanical properties (most especially strength) statistical distribution over the body volume can also significantly affect the fracture process modeling results [23,[38][39][40][41][42][43][44][45][46][47]. This feature was widely discussed in problems of fibrous composites (consisting a large number of filaments with various strength properties [43,[46][47]) properties prediction [46,[48][49].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Fracture processes numerical modeling of elastic-brittle bodies with statistically distributed subregions strength values

Feklistova,

Mugatarov,

Wildemann

et al. 2024

Frattura Ed Integrità Strutturale

View full text Add to dashboard Cite

This work is devoted to the fracture processes numerical modeling of elastic-brittle bodies taking into account the statistical distribution of subregions strength values and stress concentration. The novel formulation of the boundary value problem and its solution algorithm are developed. The loading diagrams obtained in computational simulations, the corresponding growth curves of the destroyed elements relative number and the damaging process kinetics are analyzed. The presence of the postcritical deformation stage at the macro-level is noted. The influence of the strength properties distribution range and the depth of the concentrator on the maximum load value and the damage evolution is determined. The significant influence of the finite elements’ properties distribution on the fracture processes modeling results is concluded.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Fracture processes numerical modeling of elastic-brittle bodies with statistically distributed subregions strength values

Feklistova,

Mugatarov,

Wildemann

et al. 2024

Frattura Ed Integrità Strutturale

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Существуют разные подходы к моделированию процессов деформирования и разрушения твердых тел. В одном из самых широко используемых подходов при выполнении критерия разрушения производится редуцирование жесткостных свойств конечных элементов (КЭ) [1][2][3][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16]. Статьи [1][2][3] посвящены процессу деформирования и разрушения зернистых композитов со случайной структурой.…”

Section: Introductionunclassified

“…В [9] понижение жесткостных свойств применено при разрушении полосы с трещиной. В статье [10] рассмотрено разрушение упруго-хрупкого тела с краевым концентратором напряжений. В [11] изучается неупругое деформирование и разрушение однонаправленных композитов при продольном сдвиге.…”

Section: Introductionunclassified

“…Итерационная процедура пересчета НДС тела при учете «разрушения» конечных элементов организована в работах [3,10,19,29,30]. Так, в [3,10,19] пересчет НДС при неизменных граничных условиях выполняется после каждого «разрушения» КЭ до получения устойчивого состояния решения.…”

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Аспекты Численного Моделирования Процессов Разрушения Упруго-Хрупких Тел

Вильдеман,

Феклистова,

Мугатаров

et al. 2023

Comp. Contin. Mech.

View full text Add to dashboard Cite

Understanding the nucleation and evolution of microdefects in solid bodies is important to ensure the reliability and safety of critical structures and to identify their strength and deformation resources. In numerical modeling, failure zones can be represented as areas with significantly underestimated rigid characteristics by analogy with the method of variable elastic parameters used in solving the boundary-value problems of the theory of plasticity. However, the formal application of numerical algorithms of plasticity does not always lead to an adequate description of failure processes especially in elastic-brittle bodies. This paper considers some aspects of the numerical simulation of failure processes, such as the calculation of a stress-strain state after reducing the rigidity of finite elements under constant boundary conditions by organizing an appropriate iteration procedure, and the selection of the maximum number of finite elements fractured per iteration, the value of a loading step, and the discretization degree of the computational domain. The influence of the above aspects on the results of failure simulation is illustrated by comparing the numerical solutions to the problem of deformation of the strip made of elastic-brittle material with the edge stress concentrator, which were obtained by different algorithms. The loading diagrams were plotted, and the implementation of the post-critical stage at the macro level was demonstrated. Failure kinetics was analyzed for different variants of implementation of the iterative procedure and at a variable number of elements fractured per iteration. It has been found that, in order to get an accurate description of deformation and failure processes, the automatic selection of a loading step seems to be more reasonable. Analysis has indicated that the discretization degree of the computational domain has a strong impact on the modeling results. This suggests that the finite element size should correspond to a certain strength constant of a material having the dimensions of length.

show abstract

Моделирование Процесса Равновесного Роста Трещины В Композитном Образце С Позиций Механики Закритического Деформирования

Wildemann¹,

Mugatarov²

2022

Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ., Ser. Fiz.-Mat. Nauki

View full text Add to dashboard Cite

Обеспечение прочностной надежности и безопасности конструкций требует изучения вопросов возникновения и равновесного роста трещин. Существует аналогия между подходами механики распространения трещин и феноменологической механики разрушения, строящейся на основе использования полных диаграмм деформирования. Для описания процессов деформирования тел с трещинами целесообразно использовать разработанные ранее модели механики закритического деформирования, позволяющие описывать равновесные процессы накопления повреждений, сопровождающиеся разупрочнением. В работе на примере численного, с использованием когезионных элементов, моделирования межслойного разрушения композитного образца продемонстрирована реализация полной диаграммы деформирования материала вблизи вершины трещины. Построены расчетные диаграммы нагружения, на которых отображены точки появления зоны закритического деформирования и начала роста трещины. Выявлена связь между модулем спада материала и максимальными значениями расчетной нагрузки, раскрытия и длины пророщенной трещины. Отмечено влияние жесткости нагружающей системы. Сделан вывод о целесообразности рассмотрения задач моделирования процессов деформирования и разрушения конструкций с применением когезионных элементов с позиций механики закритического деформирования.

show abstract

Numerical implementation issues of the deformation and destruction process of bodies with stress concentrators

Cited by 3 publications

References 6 publications

Fracture processes numerical modeling of elastic-brittle bodies with statistically distributed subregions strength values

Fracture processes numerical modeling of elastic-brittle bodies with statistically distributed subregions strength values

Аспекты Численного Моделирования Процессов Разрушения Упруго-Хрупких Тел

Моделирование Процесса Равновесного Роста Трещины В Композитном Образце С Позиций Механики Закритического Деформирования

Contact Info

Product

Resources

About