Оцінка моделей Прагера та Шабоша для точного прогнозування еластопластичної поведінки при малоцикловій втомі

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.339423

Ключові слова:

модель Прагера, модель Шабоша, нержавіюча сталь 304L, циклічний, храпове зміцнення, гартування, втома

Анотація

Об'єктом цього дослідження є циклічна еластопластична поведінка матеріалів, головним чином аустенітної нержавіючої сталі (304L). У роботі досліджується поведінка нержавіючої сталі 304L, що піддається впливу різних одноосьових і багатоосьових циклічних навантажень. Також визначається швидкість, з якою класичні моделі, такі як модель Прагера, відтворюють явища деформаційного зміцнення. Усі ці моделі мають недоліки, які обмежують надійність прогнозів довговічності конструкцій. Для цього у представленому числовому дослідженні проводиться порівняльний аналіз між моделлю Прагера та моделлю Шабоша. Модель Шабоша була обрана для подолання недоліків класичних підходів, вона може поєднувати ізотропне та нелінійне кінематичне деформаційне зміцнення. Численні числові моделювання, проведені за різних сценаріїв навантаження, дозволили оцінити прогностичну здатність конститутивних моделей та обмеження спрощених лінійних підходів. Отримані результати показують, що модель Шабоша з відмінною точністю відтворює явища деформаційного зміцнення, додаткового деформаційного зміцнення та храпового зміцнення порівняно з моделлю Прагера. Це пояснюється тим, що модель Шабоша може враховувати зв'язок між різними явищами, що гарантує реалістичне представлення циклічної еластопластичної поведінки. Порівняно з аналогічними моделями, відомими в літературі, підхід Шабоша пропонує значні переваги: підвищену точність прогнозування, краще представлення складних циклічних явищ та оцінку довговічності нержавіючої сталі 304L, яка точно відображає реальність у вимогливих промислових застосуваннях.

Біографії авторів

Amira Aboussalih, University Frères Mentouri Constantine 1

Researcher

Department of Mechanic

Institute of Applied Sciences and Techniques (ISTA)

 

Salah Hammoudi, University Frères Mentouri Constantine 1

Researcher

Department of Mechanic

Institute of Applied Sciences and Techniques (ISTA)

 

Kamel, Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development (RE2SD)

PhD

The Laboratory of Renewable Energy, Energy Efficiency and Smart Systems (LEREESI)

Karim Arar, Batna 2 University

Researcher

Department of Mechanic

Lazhar Baroura, University Frères Mentouri Constantine 1

Researcher

Department of Mechanic

Institute of Applied Sciences and Techniques (ISTA)

 

Посилання

  1. Chaboche, J.-L. (1981). Continuous damage mechanics – A tool to describe phenomena before crack initiation. Nuclear Engineering and Design, 64 (2), 233–247. https://doi.org/10.1016/0029-5493(81)90007-8
  2. Chaboche, J. L. (2008). A review of some plasticity and viscoplasticity constitutive theories. International Journal of Plasticity, 24 (10), 1642–1693. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2008.03.009
  3. Subasic, M., Alfredsson, B., Dahlberg, C. F. O., Öberg, M., Efsing, P. (2023). Mechanical Characterization of Fatigue and Cyclic Plasticity of 304L Stainless Steel at Elevated Temperature. Experimental Mechanics, 63 (8), 1391–1407. https://doi.org/10.1007/s11340-023-00992-5
  4. Azizoğlu, Y., Lindgren, L.-E. (2024). Temperature and plastic strain dependent Chaboche model for 316 L used in simulation of cold pilgering. International Journal of Material Forming, 18 (1). https://doi.org/10.1007/s12289-024-01864-6
  5. Skrzat, A., Wójcik, M. (2023). Explicit and Implicit Integration of Constitutive Equations of Chaboche Isotropic-Kinematic Hardening Material Model. Acta Metallurgica Slovaca, 29 (4), 200–205. https://doi.org/10.36547/ams.29.4.1949
  6. Belattar, A., Taleb, L. (2021). Experimental and numerical analyses of the cyclic behavior of austenitic stainless steels after prior inelastic histories. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 189, 104256. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2020.104256
  7. Kebir, T., Benguediab, M., Miloudi, A., Imad, A. (2017). Simulation of The Cyclic Hardening Behavior of luminum Alloys. Scientific Bulletin-University Politehnica of Bucharest. Series D, 79 (4), 240–250. Available at: https://www.scientificbulletin.upb.ro/rev_docs_arhiva/rezb11_236576.pdf
  8. Boussalih, F., Meziani, S., Fouathia, A., Fedaoui, K. (2019). Behavior of 304L stainless steel under uniaxial loading and effect of the mean stress on the ratcheting by simulation using Chaboche model. Scientific Bulletin-University Politehnica of Bucharest. Series D, 81 (2), 179–190. https://www.scientificbulletin.upb.ro/rev_docs_arhiva/fullaee_340862.pdf
  9. Acar, S. S., Yalçinkaya, T. (2025). Modeling of the Stress Path-Dependent Strain Ratcheting Behaviour of 304L Stainless Steel Through Crystal Plasticity Frameworks. Metals and Materials International, 31 (9), 2525–2540. https://doi.org/10.1007/s12540-025-01907-w
  10. Taleb, L., Hauet, A. (2009). Multiscale experimental investigations about the cyclic behavior of the 304L SS. International Journal of Plasticity, 25 (7), 1359–1385. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2008.09.004
  11. Delobelle, P., Robinet, P., Bocher, L. (1995). Experimental study and phenomenological modelization of ratchet under uniaxial and biaxial loading on an austenitic stainless steel. International Journal of Plasticity, 11 (4), 295–330. https://doi.org/10.1016/s0749-6419(95)00001-1
  12. Boussalih, F., Fedaoui, K., Zarza, T. (2022). Chaboche Model for Fatigue by Ratcheting Phenomena of Austenitic Stainless Steel under Biaxial Sinusoidal Loading. Civil Engineering Journal, 8 (3), 505–518. https://doi.org/10.28991/cej-2022-08-03-07
  13. Mazánová, V., Polák, J., Škorík, V., Kruml, T. (2017). Multiaxial elastoplastic cyclic loading of austenitic 316L steel. Frattura Ed Integrità Strutturale, 11 (40), 162–169. https://doi.org/10.3221/igf-esis.40.14
  14. Chaboche, J. L. (1989). Constitutive equations for cyclic plasticity and cyclic viscoplasticity. International Journal of Plasticity, 5 (3), 247–302. https://doi.org/10.1016/0749-6419(89)90015-6
  15. Djimli, L., Taleb, L., Meziani, S. (2010). The role of the experimental data base used to identify material parameters in predicting the cyclic plastic response of an austenitic steel. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 87 (4), 177–186. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2010.02.002
Evaluation of Prager and Chaboche models for reliable prediction of elastoplastic behaviour in low-cycle fatigue

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-29

Як цитувати

Aboussalih, A., Hammoudi, S., Fedaoui, K., Arar, K., & Baroura, L. (2025). Оцінка моделей Прагера та Шабоша для точного прогнозування еластопластичної поведінки при малоцикловій втомі. Technology Audit and Production Reserves, 6(1(86), 34–42. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.339423

Номер

Том 6 № 1(86) (2025): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Amira Aboussalih, Salah Hammoudi, Kamel Fedaoui, Karim Arar, Lazhar Baroura

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.