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Numerical calculation of ΔCTOD for thermomechanical fatigue crack growth

  • The cyclic crack tip opening displacement ΔCTOD is a promising loading Parameter to quantify the crack propagation under thermomechanical fatigue (TMF). In this work, suitable techniques are investigated and compared for an accurate calculation of ΔCTOD under TMF loading using a viscoplastic temperature dependent material model. It turned out that collapsed special crack tip elements give the best results. An efficient FEM-technique is developed to simulate the incremental crack growth by successive remeshing, whereby the deformations and internal state variables are mapped from the old mesh onto the new one. The developed techniques are demonstrated and discussed for two-dimensional examples like TMF-specimens. Recommendations are made regarding important numerical control parameters like optimal size of crack tip elements, length of crack growth increment in relation to plastic zone size and ΔCTOD value.

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Autor*innen:Rahul Ganesh
Koautor*innen:Stephan Gesell, M. Kuna, Bernard Fedelich, B. Kiefer
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Englisch
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
5 Werkstofftechnik / 5.5 Materialmodellierung
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Crack growth; Crack tip opening displacement; Thermomechanical fatigue
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Degradation von Werkstoffen
Veranstaltung:53. Tagung des Arbeitskreises "Bruchmechanik und Bauteilsicherheit"
Veranstaltungsort:Online meeting
Beginndatum der Veranstaltung:18.02.2021
Enddatum der Veranstaltung:19.02.2021
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:28.04.2021
Referierte Publikation:Nein
Eingeladener Vortrag:Nein
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