Issue 11

M. Minotti et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 11 (2009) 36-48; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.11.04 36 Modello coesivo per l’avanzamento di fratture mediante rilascio nodale di strutture discretizzate con elementi finiti M. Minotti, P. Salvini Università di Roma “Tor Vergata”, Dipartimento di Ingegneria Meccanica,Via del Politecnico, 1 – 00133 Roma minotti@ing.uniroma2.it, salvini@uniroma2.it G. Mannucci Centro Sviluppo Materiali S.p.A. di Roma,Via di Castel Romano, 100/102 – 00100 Roma g.mannucci@c-s-m.it R IASSUNTO . La simulazione numerica della propagazione di una frattura in MODO I, viaggiante ad elevata velocità in un acciaio a comportamento duttile è realizzata attraverso un modello coesivo che governa la distribuzione delle forze di rilascio nodale. Come noto, la ricerca di un valore di tensione all’apice non ha alcun senso nel caso elastico; infatti, la tensione può essere valutata solo mediante fattori di campo. Nel caso elasto- plastico, incrudimento e softening di origine geometrica o legato al progressivo danneggiamento influiscono decisamente sull’andamento esponenziale del campo tensionale. È possibile comunque individuare un valore di riferimento, di entità finita, mediante estrapolazione delle tensioni elasto-plastiche nella zona di inizio softening della frattura. Tale grandezza può essere presa come fattore di riferimento per il calcolo delle forze di rilascio coesive e quindi dell’energia dissipata. Nel lavoro viene discusso come determinare, dal campo di tensione elasto-plastico locale, il valore che governa la zona coesiva al variare del T-stress . A BSTRACT . High speed MODE I crack growth in elastic-plastic materials, involving large scale plasticity and dynamic effects connected to rapid propagation, is faced through a cohesive model to compute force nodal release. As it is well known, the search of a maximum stress in the crack tip is not worthwhile in the elastic case, only field factors may be used instead. In the elastic-plastic case, hardening and softening due to geometric reasons or due to local damaging have a deep influence on the exponential behaviour of the measured stress field. However, it is possible to introduce a reference value (finite), which is the stress at the beginning of the softening zone. This entity is taken as a scale factor for cohesive force evaluation that is necessary for the accounting of the dissipated energy. In the present work a procedure to compute this reference value by stress- strain field is presented, for a variety of T-stress conditions. P AROLE CHIAVE . Elementi finiti, meccanica della frattura, modello coesivo, forze di rilascio nodale. I NTRODUZIONE li strumenti messi a disposizione dalla meccanica della frattura hanno subito importanti sviluppi negli anni, per cui si dispone oggi di tecniche di progettazione molto affidabili per l’individuazione della criticità di una ampia classe di difetti [1]. In alcuni casi tuttavia, si considerino ad esempio strutture soggette a pressione interna, non basta conoscere le sole condizioni di innesco, ma occorre anche prevedere il comportamento evolutivo e quindi dinamico del difetto in modo da controllare la combinazione svuotamento-propagazione della frattura che, in buona sintesi, governa G