Multiscale approach to structure damage modelling

The paper deals with the problem of modelling of different types of damages in metallic and composite structures. The modelling of damage and fracture plays an important role in design and implementation of Structural Health Monitoring systems, particularly it is very important in prognosis of the rest of safe life of structures. The authors overview and analyse the existing methods and available tools of damage and fracture modelling. The application of selected models for structure damage and fracture modelling in macro and micro scale simulations is the main subject of this paper. Two groups of models are considered; the first group consists of models capable of predicting brittle fracture, second – models used for ductile damage evaluation. In the latter group, macro and multiscale models are presented. Finally, the multiscale damage model based on a representative volume element is presented. The grain structure modelling and its FE implementation are discussed in conjunction with application of ductile damage criterion for grain structures. Several numerical examples are presented.

Modelowanie uszkodzeń i pęknięć konstrukcji odgrywa bardzo istotną rolę w projektowaniu i implementacji systemów monitorowania stanu konstrukcji (SHM) oraz jest szczególnie istotne dla prognozy czasu bezawaryjnej pracy obiektów. Autorzy prezentują przegląd i analizę dostępnych metod i narzędzi pozwalających na modelowanie uszkodzeń konstrukcji metalicznych i kompozytowych. Głównym tematem pracy jest zastosowanie wybranych modeli uszkodzeń konstrukcji do symulacji uszkodzeń w skalach mikro oraz makro. Przeanalizowane zostały dwie grupy modeli; modele pozwalające na symulację zjawiska pękania kruchego oraz modele wykorzystywane do analizy uszkodzeń plastycznych. W drugiej grupie rozpatrzono modele w skali makro oraz modele wieloskalowe. W pracy zaprezentowano wieloskalowy model bazujący na elemencie objętościowym (RVE). Omówione zostało modelowanie struktur ziarnistych oraz implementacja z wykorzystaniem metody elementów skończonych w połączeniu z zastosowaniem kryteriów pękania plastycznego dla struktur ziarnistych. W pracy zaprezentowane zostały wyniki symulacji numerycznych oraz ich weryfikacja eksperymentalna.