Koncept modelování posunu kinematického napětí pro zlepšení predikcí jednoosého tečení pro tvářenou korozivzdornou ocel 304 a aditivně vyrobený Inconel 718

Backstress shift modelling concept for improving uniaxial ratcheting predictions for wrought 304 stainless steel and additively manufactured Inconel 718

journal article in Web of Science

en

The Chaboche model is one of the widely used models, but it still shows limitations in predicting various complex responses. For example, issues in predicting ratcheting responses of metals and alloys under stress-controlled loading, especially under uniaxial cyclic loading, have been demonstrated. Therefore, this study evaluates the performance of the Chaboche model under uniaxial cyclic loading with an emphasis given to the simulation of uniaxial ratcheting responses. A modification to the model is proposed to enhance its prediction of the uniaxial ratcheting response for a wide range of ratcheting rates. The modification technique is called the backstress shift model, developed on the basis of experimental observations of the similarity between the strain- and stress-controlled hysteresis loops. A backstress memory surface is introduced and its material parameters are calibrated using responses of stainless steel 304 and Inconel 718 superalloy. For this study, data for steel are collected from the literature and experiments are performed on superalloy to acquire a set of data for development and validation of the proposed model. The modified model demonstrates better predictability of the uniaxial ratcheting responses compared to the Chaboche model with the threshold, especially for the additively manufactured nickel-based superalloy. The modified model also works well for the wrought 304 stainless steel.

Chabochův model je jedním z široce využívaných modelů, který ale stále ukazuje limity v predikci různých komplexních odezev. Například byly demonstrovány problémy v predikci odezev tečení kovů a slitin při napěťově řízeném zatěžování, zejména při jednoosém cyklickém namáhání. Proto tato studie vyhodnocuje výkonnost Chabochova modelu při jednoosém cyklickém namáhání s důrazem kladeným na simulaci odezev jednoosého tečení. Je navržena modifikace modelu pro zlepšení predikce odezvy jednoosého tečení pro široký rozsah rychlostí tečení. Technika modifikace je nazvána modelem posunu kinematického napětí a je vyvinuta na bázi experimentálních pozorování podobnosti mezi deformačně a napěťově řízenými hysterezními smyčkami. Je uvedena paměťová plocha kinematického napětí a její materiálové parametry jsou kalibrovány pomocí odezev korozivzdorné oceli 304 a superslitiny Inconel 718. Pro tuto studii byla data pro ocel získána z literatury a na superslitině jsou provedeny experimenty pro získání souboru dat pro vývoj a validaci navrženého modelu. Modifikovaný model prokazuje lepší schopnost predikce odezev jednoosého tečení v porovnání s Chabochovým modelem s prahem, zejména pro aditivně vyrobenou superslitinu na bázi niklu. Modifikovaný model rovněž funguje dobře pro tvářenou korozivzdornou ocel 304.

The Chaboche model is one of the widely used models, but it still shows limitations in predicting various complex responses. For example, issues in predicting ratcheting responses of metals and alloys under stress-controlled loading, especially under uniaxial cyclic loading, have been demonstrated. Therefore, this study evaluates the performance of the Chaboche model under uniaxial cyclic loading with an emphasis given to the simulation of uniaxial ratcheting responses. A modification to the model is proposed to enhance its prediction of the uniaxial ratcheting response for a wide range of ratcheting rates. The modification technique is called the backstress shift model, developed on the basis of experimental observations of the similarity between the strain- and stress-controlled hysteresis loops. A backstress memory surface is introduced and its material parameters are calibrated using responses of stainless steel 304 and Inconel 718 superalloy. For this study, data for steel are collected from the literature and experiments are performed on superalloy to acquire a set of data for development and validation of the proposed model. The modified model demonstrates better predictability of the uniaxial ratcheting responses compared to the Chaboche model with the threshold, especially for the additively manufactured nickel-based superalloy. The modified model also works well for the wrought 304 stainless steel.

Cyklické zpevnění; Cyklické změkčení; Evoluční algoritmus; Izotropní zpevnění; Jednoosé tečení

Cyclic hardening; Cyclic softening; Evolutionary algorithm; Isotropic hardening; Uniaxial ratcheting

01.11.2025

0997-7538

114

1

105770–105770

17