Void nucleation effects on shear localization in porous plastic solids

Abstract

The influence of void nucleation occurring during the deformation history on shear localization is investigated by employing a constitutive model of a rate independent porous plastic solid. Both plastic strain controlled and stress controlled nucleation processes are simulated. Two deformation histories are considered, one corresponding to uniaxial tension and the other to plane strain tension. The enhanced triaxiality at the center of a neck is simulated by application of Bridgman's solution for the stress and deformation state at the minimum section of a necked bar. The destabilizing effect that arises when void nucleation is stress controlled and nucleation occurs over a narrow range of stress is illustrated. Results are also presented employing parameter values representative of spheroidized carbon steels employed in a recent experimental study carried out by Fisher [23] and the predictions of the model are discussed in light of the experimental observations.

Résumé

On étudie l'influence de la nucléation de lacunes qui survient au cours de la déformation dans les zones où se produit un cisaillement, en recourant à un modèle constitutif représentant un solide plastique poreux dont les caractéristiques sont indépendantes de la vitesse. On simule à la fois les processus de nucléation sous déformation plastique contrôlée et sous contrainte contrôlée. On considère deux histoires de déformations, l'une correspondant à une contrainte uniaxiale et l'autre à une contrainte appliquée en état plan de déformation. La triaxialité créée au centre d'un rétrécissement est simulée par l'application d'une solution de Bridgman pour déterminer la contrainte et l'état de déformation à la section minimum d'une barre rétrécie. On illustre l'effet déstabilisant qui se produit lorsque la nucléation de lacunes se trouve contrôlée par la tension et qu'elle survient sur une bande étroite de contraintes. Les résultats sont également présentés en recourant à des valeurs paramétriques représentatives pour les aciers au carbone utilisés dans une étude expérimentale récente effectuée par Fisher (23), et l'on discute les prédictions du modèle à la lumière des observations expérimentales.