Numerical Implementation of Distortional Hardening Models

Abstract

The presented thesis describes the formulation of two new constitutive models of metal plasticity within the realm of small strains, both featuring directional distortional hardening. New yield functions have been proposed with distortion and cross-effect control. The models feature new kinematic hardening rule that builds on the premise of multisurface plasticity while keeping the amount of internal variables low. The models’ intended use is the study of multiaxial ratcheting–the cumulation of plastic deformation in combined loading, and ways of its calibration. Their possible real application lies in cyclic multiaxial operational loading present in pressurized piping systems and in some very specific applications. The models have been implemented into a UMAT subroutine for FE-system Abaqus.

Předložená práce popisuje formulaci dvou nových konstitutivních modelů plasticity se směrovým zpevněním pro oblast malých deformací. Pro modely byly navrženy nové funkce plasticity s řízením distorze a příčného rozměru. Modely mají zcela nový zákon kinematického zpevnění, který vychází z principu mnohaplochové plasticity, avšak zachovává malé množství vnitřních pro-měnných. Zamýšleným použitím modelů je studie víceosé kumulativní deformace a způsoby kalibrace. Jejich možné praktické uplatnění spočívá v cyklickém víceosém provozním zatížení v tlakových potrubních systémech a v některých velmi specifických aplikacích. Modely byly implementovány ve formě subroutin UMAT pro MKP-systém Abaqus.