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Numerical modeling of strain localization in engineering ductile materials combining cohesive models and X-FEM

Authors :
Jean-Philippe Crété
Jean-Marc Cadou
Johannes Wolf
Patrice Longère
Institut Clément Ader (ICA)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL)
Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
SUPMECA - Institut supérieur de mécanique de Paris (SUPMECA)
Univ. Toulouse, ISAE-Supaéro
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace ( ISAE-SUPAERO )
Institut de Recherche Dupuy de Lôme ( IRDL )
Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -ENSTA Bretagne-Université de Brest ( UBO ) -Université de Bretagne Sud ( UBS )
Laboratoire Quartz ( Quartz )
Ecole Nationale Supérieure de l'Electronique et de ses Applications ( ENSEA ) -SUPMECA - Institut supérieur de mécanique de Paris-Ecole Internationale des Sciences du Traitement de l'Information ( EISTI )
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire QUARTZ (QUARTZ )
Université Paris 8 Vincennes-Saint-Denis (UP8)-Ecole Nationale Supérieure de l'Electronique et de ses Applications (ENSEA)-SUPMECA - Institut supérieur de mécanique de Paris (SUPMECA)-Ecole Internationale des Sciences du Traitement de l'Information (EISTI)
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-ENSTA Bretagne-Université de Brest (UBO)-Université de Bretagne Sud (UBS)
Laboratoire Quartz (Quartz)
Ecole Internationale des Sciences du Traitement de l'Information (EISTI)-Ecole Nationale Supérieure de l'Electronique et de ses Applications (ENSEA)-SUPMECA - Institut supérieur de mécanique de Paris
Source :
International Journal of Mechanics and Materials in Design, International Journal of Mechanics and Materials in Design, Springer Verlag, 2018, 14 (2), pp.177-193. ⟨10.1007/s10999-017-9370-9⟩, International Journal of Mechanics and Materials in Design, Springer Verlag, 2017, 〈10.1007/s10999-017-9370-9〉, International Journal of Mechanics and Materials in Design, 2018, 14 (2), pp.177-193. ⟨10.1007/s10999-017-9370-9⟩, International Journal of Mechanics and Materials in Design, Springer Verlag, 2017, ⟨10.1007/s10999-017-9370-9⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

International audience; The present work aims at numerically predicting the current residual strength of large engineering structures made of ductile metals against accidental failure. With this aim in view, the challenge consists in reproducing within a unified finite element-based methodology the successive steps of micro-voiding-induced damage, strain localization and crack propagation, if any. A key ingredient for a predictive ductile fracture model is the proper numerical treatment of the critical transition phase of damage-induced strain localization inside a narrow band. For this purpose, the strong discontinuity cohesive model and the eXtended Finite Element Method are combined. A propagation algorithm is proposed and studied in the context of ductile materials. Physics-motivated criteria to pass from the phase of more or less diffuse damage to strain localization and from strain localization to crack propoagation are proposed. Finally, a 2D numerical example is shown to study the performance of the failure analysis model when implemented into an engineering finite element computation code, namely Abaqus.

Details

Language :
English
ISSN :
15691713 and 15738841
Database :
OpenAIRE
Journal :
International Journal of Mechanics and Materials in Design, International Journal of Mechanics and Materials in Design, Springer Verlag, 2018, 14 (2), pp.177-193. ⟨10.1007/s10999-017-9370-9⟩, International Journal of Mechanics and Materials in Design, Springer Verlag, 2017, 〈10.1007/s10999-017-9370-9〉, International Journal of Mechanics and Materials in Design, 2018, 14 (2), pp.177-193. ⟨10.1007/s10999-017-9370-9⟩, International Journal of Mechanics and Materials in Design, Springer Verlag, 2017, ⟨10.1007/s10999-017-9370-9⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....12fb270cd1529aa36ee742c2b9f9b725
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s10999-017-9370-9⟩