This dissertation is concerned with the dynamic hardening and fracture behaviors of metallic materials at a wide range of strain rates from $10^{-3}$ /s to $10^6$ /s. The main outcomes of this dissertation are: (i) experiments to obtain hardening behaviors and fracture strains at a wide range of strain rates from $10^{-3}$ /s to $10^3$ /s and temperatures from 25$\circ C$ to 200$\circ C$; (ii) consideration of thermal softening effect at various strain rates due to large plastic deformation; (iii) development of a rate and temperature dependent constitutive model to describe strain rate hardening and thermal softening behaviors; (iv) investigation of a novel systematic procedure to calibrate hardening behaviors at ultra-high strain rates ranging from $10^4$ /s to $10^6$ /s where hardening behaviors are difficult to acquire from conventional experiments; (v) development of a strain rate dependent fracture criterion which can decently estimate experiment results at various strain rates and loading paths; and (vi) prediction of sequential deformed shapes and fractured shapes of projectiles from Taylor impact tests for different metallic materials.
본 논문은 준정적 변형률속도인 $10^{-3}$ /s부터 초고 변형률속도인 $10^6$ /s 까지의 변형률속도에서 금속재료의 동적 경화거동 및 파단 변형률의 특성에 관하여 연구하였다. 이 논문의 주요 내용은 다음과 같다.(1) 변형률속도 범위 $10^{-3}$ /s ~ $10^3$ /s및 온도 범위 25$\circ C$ ~ 200$\circ C$에서 다양한 금속재료의 경화거동 및 파단 변형률을 획득하기 위한 인장실험 수행;(2) 대변형으로 인한 소성열 영향 고려 및 시편 내 변형률속도에 따른 온도 증가로 인한 열연화 거동 고려;(3) 변형률속도 경화 및 열 연화 거동을 기술하기위한 변형률속도 및 온도의존 구성모델 제안;(4) 기존의 실험방법으로 경화거동 획득이 어려운 초고 변형률속도 구간에서$10^4$ /s ~ $10^6$ /s경화거동을 보정하는 새로운 체계적인 최적화 방법 제안;(5) 다양한 하중경로 및 변형률속도에서 파단변형률을 잘 예측할 수 있는 연성 파단모델 제안 및 수치해석에서의 적용;(6) 테일러 충돌시험시 발사체의 시간에 따른 순차적 변형형상 및 재료에 따른 파단형상 예측.
