Analisi numerico-sperimentale del comportamento statico e dinamico dell’ acciaio strutturale 550W

In this thesis work, the characterization of the mechanical properties of structural steel 550W and the development of the Bao-Wierzbicki damage model are proposed, formulated as a function of stress triaxiality and strain rate. Static and dynamic mechanical tests will be performed on specimens of different geometries to vary the evolution of triaxiality during deformation. The tests will then be reproduced through FEM simulations in Abaqus\textbackslash{}CAE and compared with experimental tests to verify their accuracy. Once the correspondence between numerical and experimental results is confirmed, the triaxiality and plastic strain values can be considered reliable. These data will allow the construction of a surface in the space defined by strain rate, failure strain, and triaxiality, which describes the evolution of fracture states as a function of strain rate. The thesis is structured into five chapters: the first chapter presents high-strength structural steels, focusing on the chemical and physical properties of 550W steel; the second chapter is dedicated to the state of the art, providing an overview of the theoretical models and methods that will be implemented in the following chapters; the third chapter focuses on experimental tests, including the setup, equipment, and methods used, and finally presents the obtained results; the fourth chapter is centered on numerical analysis in Abaqus and the numerical results obtained; the fifth chapter discusses the formulation of the Bao-Wierzbicki damage model; the final section of the thesis is dedicated to conclusions, where the main results obtained will be outlined.

In questo lavoro di tesi si propone la caratterizzazione delle proprietà meccaniche dell’acciaio strutturale 550W e l’elaborazione del modello di danneggiamento Bao-Wierzbicki formulato in funzione della triassialità e della velocità di deformazione. Saranno eseguite prove meccaniche statiche e dinamiche su provini di geometrie diverse per variare l’evoluzione della triassialità durante la deformazione. I test verranno poi riprodotti tramite simulazione FEM sul programma Abaqus\textbackslash{}CAE e confrontati con le prove sperimentali per verificarne l’accuratezza. Una volta verificata la corrispondenza tra i risultati numerici e sperimentali, sarà possibile considerare attendibili i valori di triassialità e deformazione plastica. Questi dati consentiranno di costruire una superficie nello spazio definito da velocità di deformazione, deformazione di rottura e triassialità che descrive l’evoluzione degli stati di rottura al variare della velocità di deformazione. \\ L’elaborato è articolato in cinque capitoli: nel primo verranno presentati gli acciai strutturali alto-resistenziali e in particolare le caratteristiche chimico fisiche dell’acciaio 550W; il secondo capitolo sarà dedicato allo stato dell’arte, fornendo una panoramica sui modelli teorici e sui metodi che verranno implementati nei capitoli successivi; il terzo capitolo sarà dedicato alle prove sperimentali, al set-up, attrezzature, metodi utilizzati, verranno infine esposti i risultati ottenuti; il quarto capitolo si concentrerà sull’analisi numerica in Abaqus e ai risultati numerici ottenuti; il quinto capitolo si focalizza sulla formulazione del modello di danneggiamento Bao-Wirzbicki; l’ultima sezione dell’elaborato è dedicata alle conclusioni, in cui si enunceranno i principali risultati ottenuti.