Dynamic fracture initiation of high-strength metals

Abstract

Different modelling approaches have been analysed to investigate the dynamic fracture initiation toughness of two metallic alloys typically employed as plate armour in defence applications. These have been mechanically characterised at varying loading rates and temperatures. An extensive experimental campaign that comprises quasi-static, intermediate and high strain rate, and impulsive loadings on single edge notch bending standard specimens has been carried out to determine the dynamic fracture initiation toughness. Ductile fracture has been modelled with a bifurcation-enriched porous plasticity that includes a heuristic extension for anisotropy, whereas a standalone module with an analytical approach has been used in the case of the quasi-brittle fracture to compute the stress intensity factor. The predictive capabilities of such approaches have been analysed and discussed always from the fracture initiation point of view.

Se han analizado diferentes métodos de modelado para investigar la tenacidad de fractura dinámica de dos aleaciones metálicas típicamente empleadas como placas de blindaje en aplicaciones de defensa. Estas se han caracterizado mecánicamente a diferentes velocidades de aplicación de carga y temperaturas. Se ha llevado a cabo una extensa campaña experimental con probetas prefisuradas estándar de flexión sometida a cargas cuasiestáticas, intermedias y de alta velocidad de deformación, e impulsivas para determinar la tenacidad de fractura dinámica de iniciación. La fractura dúctil se ha simulado usando plasticidad porosa enriquecida con un análisis de bifurcación que incluye una extensión heurística para el comportamiento anisótropo, mientras que en el caso de la fractura cuasi-frágil se ha utilizado un módulo independiente que calcula el factor de intensidad de tensiones analíticamente, evaluándose así las capacidades predictivas de las distintas propuestas.