20.500.12556/DKUM-95138 Peridynamic modeling of fatigue in layered metal composites doctoral dissertation Peridinamično modeliranje utrujanja v večplastnih kovinskih kompozitih In additive manufacturing, tooling is frequently built from laminated metal composites (LMCs) that stack dissimilar metals to shorten production times. Accurately predicting fatigue-crack growth in these unequal-strength laminates is difficult—particularly across joints where property mismatches steer crack paths. This work combines experiments and simulations to study fatigue-crack growth in an LMC formed by laser-melting AISI 316L powder onto high-strength structural steel S960. Crack growth was modeled with a linearized bond-based peridynamics (PD) formulation, with interfacial bonds tuned to the measured elastic-modulus gradient, and coupled to the Kinetic Theory of Fracture (KTF). Unlike conventional S–N–based approaches, KTF parameters were calibrated directly from measured crack-length–versus-cycles (a-N) data. Material behavior in the base metals and through the transition zone was characterized via tensile tests, hardness mapping, and nanoindentation; fatigue-crack growth data came from cyclic tests on compact-tension (CT) specimens. The model reproduced the observed differences in crack-growth rates between homogeneous and bimaterial specimens, and KTF parameter transferability across loads and geometries was confirmed for homogeneous samples. A key outcome is a practical calibration workflow for KTF within a nonlocal PD framework, enabling predictive simulation of fatigue-crack growth across multilayer metallic joints. V aditivni proizvodnji se orodja pogosto izdelujejo iz laminiranih kovinskih kompozitov (angl. Laminated Metal Composites - LMC), ki združujejo različne kovine, da se skrajša čas proizvodnje. Natančno napovedovanje rasti utrujenostnih razpok v teh laminatih z neenako trdnostjo je zahtevno, zlasti na spojih, kjer te neenakosti vplivajo na potek razpok. To delo združuje eksperimente in simulacije za preučevanje rasti utrujenostnih razpok v LMC, oblikovanem z laserskim taljenjem prahu AISI 316L na visokotrdno konstrukcijsko jeklo S960. Rast razpok je bila modelirana z linearizirano formulacijo vezno osnovane peridinamike (PD), pri čemer so bile vezi naterialnem spoju prilagojene izmerjenemu gradientu elastičnega modula in sklopljene s kinetično teorijo loma (angl. Kinetic Theory of Fracture-KTF). Za razliko od konvencionalnih pristopov na podlagi S–N krivulj so bili parametri KTF kalibrirani neposredno iz izmerjenih podatkov o dolžini razpok v odvisnosti od ciklov (a-N). Obnašanje materiala v osnovnih kovinah in prehodni coni je bilo karakterizirano s preskusi natezne trdnosti, merjenjem trdote in nanoindentacijo; podatki o rasti utrujenostnih razpok so bili pridobljeni iz cikličnih preskusov na kompaktnih napetostnih (CT) vzorcih. Model je reproduciral opazovane razlike v hitrosti rasti razpok med homogenimi in bimaterialnimi vzorci, prenosljivost parametrov KTF med obremenitvami in geometrijami pa je bila potrjena za homogene vzorce. Ključni rezultat je praktični kalibracijski potek za KTF v nelokalnem PD okviru, ki omogoča numerično napovedovanje rasti utrujenostnih razpok v večplastnih kovinskih spojih. Peridynamics Fatigue Crack Growth Kinetic Theory of Fracture Layered Metal Composite Additive Manufacturing Peridinamika Utrujanje Kovinski Kompoziti Kinetična Teorija Loma Aditivne Tehnologije true true false [F. Jerenec] Angleški jezik Slovenski jezik Doktorsko delo/naloga 2025-09-05 13:29:11 2026-01-13 12:15:54 2026-01-28 03:12:55 0000-00-00 00:00:00 2025 0 Maribor 0 Maribor XVI, 185 str. 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 539.42:620.178.3(043.3) 266349827 DOK_Jerenec_Filip_2026.pdf DOK_Jerenec_Filip_2026.pdf 1 70C15AC0C8505A7C098CA2ABECE1A0F5 a812542d348f7d358a799372a8be2ad8ab235282b97c4d1f7f2a06360d3cfd29 80f348a8-e8b6-11f0-bac7-00155d580e02 https://dk.um.si/Dokument.php?lang=slv&id=201760 Fakulteta za strojništvo 0 0 0