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高サイクル疲労過程の繰返し応力ーひずみ関係: 繰返し損傷を考慮した弾塑性モデル

机译：高周疲劳过程中的循环应力-应变关系：考虑循环损伤的弹塑性模型

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繰返し応力に伴う塑性ひずみの発生とその累積は，複雑な 多軸，変動応力（もしくはひずみ）に曝される船舶および海 洋構造物の疲労き裂発生・伝播寿命を支配する重要な力学的 因子の一つである．特に，材料の降伏応力よりも大きな 繰返し応力が一般に作用する，いわゆる“低（もしくは極低） サイクル疲労”試験中に計測された応力ーひずみ曲線内には， ヒステリシス・ループやラチェッティング（サイクリック・ クリープ）現象などの塑性変形が確認され，それらの表 現を目的とした材料構成式も数多く提案されている．%In order to simulate mechanical fatigue phenomena represented by cyclic plasticity such as ratcheting and hysterisis loop, the plastic stretching within a yield surface has to be described, whilst the plastic strain is induced remarkably as the stress approaches the dominant yielding state. The traditional plastic constitutive equation, however, is capable of describing deformation behavior for the stress path only near the monotonic/proportional loading, since the inside of the yield surface is assumed to be an elastic state. In this study, an unconventional plasticity model is proposed for the description of the cyclic loading behavior observed during so-called high cycle fatigue subjected to the cyclic stresses lower than the yield stress. The extended elastoplastic constitutive equation is formulated by introducing both the elastic boundary and the damage concepts. The former is introduced to describe a purely elastic response for the stresses lower than the proportional limit, and the later is to describe the damage effect represented by a progressive degradation of stiffness of materials, which is caused by the accumulation of plastic strain even under the macroscopically elastic condition. The proposed model exhibits a smooth elastic-plastic transition with increase of stress to the dominant yielding state with both plasticity and damage effects. Finally, the extended elasto-plastic model is applied for metals obeying not only isotropic but also kinematic hardening law, and the mechanical responses under cyclic loading condition are examined briefly and compared with the corresponding experimental results for SN490B.
机译：循环应力引起的塑性应变的萌生和积累是重要的机械因素，可控制疲劳裂纹的萌生和承受复杂多轴波动应力（或应变）的船舶和近海结构的传播寿命。之一。特别是，在所谓的“低（或非常低）循环疲劳”测试过程中测得的应力-应变曲线中包括磁滞回线和棘轮（尺寸），在该测试中，通常会产生大于材料屈服应力的循环应力。已经确认了塑性变形（例如咔嗒声/蠕变），并提出了许多材料本构方程来表示这些变形。为了模拟以循环塑性为代表的机械疲劳现象，例如棘轮和滞后回线，必须描述屈服面内的塑性拉伸，而当应力接近主导屈服状态时会明显引起塑性应变。然而，由于屈服面的内部假定为弹性状态，因此本构方程只能描述单调/比例载荷附近应力路径的变形行为。描述了承受比屈服应力低的循环应力的所谓高循环疲劳期间的循环载荷行为。通过引入弹性边界和损伤概念来公式化扩展的弹塑性本构方程。应力低于比例极限时的纯弹性响应d后面将描述​​由材料刚度的逐渐降低引起的损伤效应，这种损害是由于即使在宏观弹性条件下塑性应变的累积所引起的。所提出的模型显示出随着应力的增加光滑的弹塑性转变。最后，将扩展的弹塑性模型应用于金属，不仅要遵循各向同性，还要遵循运动硬化规律，并简要研究循环载荷条件下的力学响应，并与相应的实验进行比较。 SN490B的搜索结果。

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