Analyses of Fracture Tube Tearing using Gurson Model and Shear Failure Model

Two kinds of failure model, that is, the Gurson model and a shear failure model were used for the finite element analyses of simple and notch tensile specimens and axial compression of a fracture tube with initial saw-cuts. The parameter values for the shear failure model were determined by a combined experimental and numerical analysis of the notch tensile specimens. After fitting the numerical parameters such as the yielding stress and the fracture shear strains, the Gurson model and the shear failure model were applied to the analysis of the fracture tube. Although the Gurson model and the shear failure model showed similar fracture behavior for the case of the tensile specimens, the respective results were different in the axial force and the crack growth rate of the fracture tube. That is, the shear failure model required more axial force to make the cracks propagate along the tube than the Gurson model. These are believed to show the lack of damage evolution process of the shear failure model. To decide which model is better in the tube analysis, experimental verification will be necessary.

Gurson Model과 Shear Failure Model을 이용한 파쇄튜브의 찢어짐 해석

Gurson model과 shear failure model 두 가지 파괴모델을 이용하여 노치인장시험과 초기 균열을 가지는 파쇄튜브의 압축거동을 유한요소법으로 해석하였다. Shear failure model의 파라미터 값은 노치인장시편의 시험 및 해석을 통하여 결정하였다. 항복강도와 파괴전단변형률 등의 파라미터 값을 정한 후, Gurson model과 shear failure model을 파쇄튜브의 해석에 적용하였다. Gurson model과 shear failure model이 인장시편에 대하여는 비슷한 파괴 거동을 보여주지만 파쇄튜브의 압축력과 균열 성장 속도에서는 다른 결과를 보임을 확인하였다. 즉, shear failure model에서는 Gurson model에 비하여 균열이 전파되기 위해 더 큰 압축력이 요구되었다. 이러한 현상은 shear failure model 이 재질의 손상 과정에 대한 고려를 포함하고 있지 않기 때문인 것으로 생각된다. 어느 모델이 튜브의 해석에 적당한 지를 실험을 통하여 검증할 필요가 있다.