A phenomenological ductile fracture model is proposed by a careful consideration of void nucleation, growth and coalescence during plastic deformation. Within the model framework, void nucleation is controlled by an equivalent plastic strain function. Void growth takes place through two ways, namely void dilation and void elongation, which are characterized by the normalized hydrostatic stress and normalized maximum shear stress, respectively. Void coalescence is characterized by the maximum shear stress. Aluminum alloy (AA) 6016-T6 sheets are selected to conduct ductile fracture (DF) experiments on specimens with different geometries, which can cover a wide range of stress states from simple shear to balanced biaxial tension. Subsequently, the new DF model is calibrated by using a robust hybrid numerical-experimental approach with a three-dimensional (3D) fracture surface constructed for AA 6016-T6. Ductile fracture data of other two aluminum alloys (AA 2024-T351 and AA 5083-O) are also used to evaluate DF model performance by establishing their 3D fracture surfaces. Finally, a cup drawing test is conducted and simulated as a case study showing how an applicable way of using the new model. Furthermore, the predictive accuracy of the proposed DF model for fracture initiation is compared with other three uncoupled models (modified Mohr–Coulomb criterion (MMC), Lou-Yoon-Huh model and Mu-Zang model) by ABAQUS/Explicit with a user subroutine (VUMAT), which shows a good performance of the proposed DF model.

通过仔细考虑塑性变形过程中空隙的成核、生长和聚结，提出了一种现象学韧性断裂模型。在模型框架内，空隙成核由等效塑性应变函数控制。空隙增长通过两种方式发生，即空隙膨胀和空隙伸长，其特征分别是归一化静水应力和归一化最大剪切应力。空隙聚结的特征在于最大剪切应力。选用铝合金（AA）6016-T6板材对不同几何形状的试样进行延性断裂（DF）实验，可覆盖从简单剪切到平衡双轴拉伸的广泛应力状态。随后，新的 DF 模型通过使用稳健的混合数值实验方法进行校准，该方法具有为 AA 6016-T6 构建的三维 (3D) 断裂面。其他两种铝合金（AA 2024-T351 和 AA 5083-O）的韧性断裂数据也用于通过建立它们的 3D 断裂面来评估 DF 模型的性能。最后，进行了杯形拉伸测试并作为案例研究进行了模拟，展示了如何使用新模型的适用方法。此外，通过 ABAQUS/Explicit 和用户子程序，将所提出的 DF 模型对断裂起始的预测精度与其他三个非耦合模型（修正的 Mohr-Coulomb 准则（MMC）、Lou-Yoon-Huh 模型和 Mu-Zang 模型）进行了比较(VUMAT)，这显示了所提出的 DF 模型的良好性能。其他两种铝合金（AA 2024-T351 和 AA 5083-O）的韧性断裂数据也用于通过建立它们的 3D 断裂面来评估 DF 模型的性能。最后，进行了杯形拉伸测试并作为案例研究进行了模拟，展示了如何使用新模型的适用方法。此外，通过 ABAQUS/Explicit 和用户子程序，将所提出的 DF 模型对断裂起始的预测精度与其他三个非耦合模型（修正的 Mohr-Coulomb 准则（MMC）、Lou-Yoon-Huh 模型和 Mu-Zang 模型）进行了比较(VUMAT)，这显示了所提出的 DF 模型的良好性能。其他两种铝合金（AA 2024-T351 和 AA 5083-O）的韧性断裂数据也用于通过建立它们的 3D 断裂面来评估 DF 模型的性能。最后，进行了杯形拉伸测试并作为案例研究进行了模拟，展示了如何使用新模型的适用方法。此外，通过 ABAQUS/Explicit 和用户子程序，将所提出的 DF 模型对断裂起始的预测精度与其他三个非耦合模型（修正的 Mohr-Coulomb 准则（MMC）、Lou-Yoon-Huh 模型和 Mu-Zang 模型）进行了比较(VUMAT)，这显示了所提出的 DF 模型的良好性能。作为案例研究，进行了杯形拉伸测试并进行了模拟，展示了如何使用新模型的适用方式。此外，通过 ABAQUS/Explicit 和用户子程序，将所提出的 DF 模型对断裂起始的预测精度与其他三个非耦合模型（修正的 Mohr-Coulomb 准则（MMC）、Lou-Yoon-Huh 模型和 Mu-Zang 模型）进行了比较(VUMAT)，这显示了所提出的 DF 模型的良好性能。作为案例研究，进行了杯形拉伸测试并进行了模拟，展示了如何使用新模型的适用方式。此外，通过 ABAQUS/Explicit 和用户子程序，将所提出的 DF 模型对断裂起始的预测精度与其他三个非耦合模型（修正的 Mohr-Coulomb 准则（MMC）、Lou-Yoon-Huh 模型和 Mu-Zang 模型）进行了比较(VUMAT)，这显示了所提出的 DF 模型的良好性能。