Enhancement of void growth model for the anisotropic ductile metal

Abstract

Mục đích của luận án này là nhằm cải tiến mô hình nứt dẻo dựa trên sự tăng trưởng lỗ hổng vi mô để dự đoán nứt dẻo cho kim loại dạng tấm bất đẳng hướng. Mô hình tăng trưởng lỗ hổng vi mô dựa trên giả thiết vật liệu kim loại có chứa các hạt pha thứ hai hoặc/và các tạp chất. Khi vật liệu kim loại chịu biến dạng dẻo sẽ hình thành các lỗ hổng vi mô do sự phân tách tại biên của vật liệu mạng và các hạt cứng hoặc các hạt mềm bị nứt. Nếu vật liệu tiếp tục bị biến dạng, các lỗ hổng vi mô tiếp tục tăng trưởng, những lỗ hổng gần kề nhau sẽ liên kết với nhau để hình thành các vết nứt vi mô. Các vết nứt vi mô sẽ tiếp tục tăng trưởng để hình thành các vết nứt vĩ mô và đó là nguyên nhân gây ra các hư hỏng trong các chi tiết và sản phẩm gia công.

Mục tiêu thứ nhất của luận án là mở rộng mô hình tăng trưởng lỗ hổng vi mô của Nguyễn Lương Dũng (N. L. Dũng) nhằm dự đoán nứt dẻo của các hợp kim nhôm dạng tấm. Những hợp kim nhôm này được sử dụng phổ biến trong các cấu trúc dân dụng và thường bao gồm các thuộc tính bất đẳng hướng. Sau khi mở rộng, mô hình nứt dẻo sẽ được lập trình dưới dạng chương trình vật liệu người dùng kết hợp với mã phần tử hữu hạn của phần mềm ABAQUS/Explicit.

Một khía cạnh quan trọng khác của luận án đó là tiến hành các thí nghiệm kéo theo các phương khác nhau nhằm xác định thuộc tính cơ học của tấm hợp kim nhôm cường lực AA6061 -T6. Các kết quả thí nghiệm cho phép tính toán các tham số đầu vào của mô hình nứt dẻo và giúp hiểu sâu hơn về ứng xử bất đẳng hướng của vật liệu. Các thí nghiệm cũng được sử dụng để đánh giá sự chính xác và khả năng ứng dụng của mô hình nứt dẻo sau khi được cải tiến.

Các mô hình nứt dẻo trong luận án được phát triển dựa trên lý thuyết cơ học nứt dẻo liên tục (CDM) và lý thuyết cơ học nứt dẻo vi mô. Tính bất đẳng hướng của vật liệu dạng tấm được giả thiết tuân theo tiêu chuẩn chảy bậc hai Hill48. Do đó hàm ứng suất tương đương Hill48 sẽ được sử dụng trong luận án này nhằm xét đến tính bất đẳng hướng của vật liệu. Việc đánh giá mô hình nứt dẻo được đánh giá thông qua các mô phỏng số đối với thử kéo và dập sâu Nakajima. Các dự đoán thời điểm hình thành nứt dẻo vi mô và vĩ mô, tiêu chuẩn nứt dẻo và giới hạn gia công của hợp kim nhôm AA6061 -T6 cũng được đề xuất.