Charakterystyka pól naprężeń przed wierzchołkiem pęknięcia dla kwadratowej płyty poddanej dwuosiowemu rozciąganiu

• Autorzy: Grabania M.

Warianty tytułu

EN

Characteristic of the stress fields near crack tip for center cracked square plate in biaxial tension

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiona została charakterystyka pól naprężeń przed wierzchołkiem pęknięcia dla kwadratowej płyty zawierającej centralne pęknięcie, poddanej dwuosiowemu rozciąganiu. Praca prezentuje szczegóły obliczeń numerycznych, a także porównania stanów naprężeń dla płyt poddanych jednoosiowemu rozciąganiu oraz płyt poddawanych dwuosiowemu rozciąganiu. Analiza numeryczna prowadzona jest dla szeregu modeli materiałów sprężysto-plastycznych oraz różnych względnych długości pęknięcia. Dyskusja dotyczy wpływu geometrii, poziomu i rodzaju obciążenia zewnętrznego oraz charakterystyki materiałowej na pole naprężeń przed wierzchołkiem pęknięcia.

EN

In the paper the stress field near front of crack for center cracked square plate in biaxial tension was pre-sented. The paper presents the details of numerical calculations, and also the comparison of states of stress for plates subjected to uniaxial tensile and plates to be in biaxial tension. The influence of the crack length, material characteristic and the level or type of external load were discussed.

Słowa kluczowe

PL

pole naprężeń; rozciąganie; materiał sprężysto-plastyczny; wierzchołek pęknięcia

EN

stress field; stretching; elastic-plastic material; crack tip

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "TTS" Sp. z o.o
• Czasopismo: TTS Technika Transportu Szynowego
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 22, nr 12
• Strony: 585--592, CD
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys.

Twórcy

autor

Grabania M.

• Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Technologii Mechanicznej i Metrologii

Bibliografia

• 1. Williams M.L., 1957, On the Stress Distribution at the Base of a Stationary Crack, ASME JAM, Vol. 24, pp.111-114.
• 2. Hutchinson J.W., 1968, Singular Behavior at End of Tensile Crack in Hardening Material, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Vol. 16, No. 1, pp. 13-31.
• 3. Rice J.R., Rosengren G.F., 1968, Plane Strain Deformation Near Crack Tip in Power-Law Hardening Material, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Vol. 16, No. 1, pp. 1-12.
• 4. Graba M., 2009, Numerical analysis of the mechanical fields near the crack tip in the elastic-plastic materials. 3D problems., PhD dissertation, Kielce University of Technology - Faculty of Mechatronics and Machine Building, 387 pages, Kielce 2009.
• 5. Li Y., Wang Z., 1985, High-Order Asymptotic Field of Tensile Plane-Strain Nonlinear Crack Problems, Scientia Sinica (Series A), Vol. XXIX, No. 9, pp. 941-955.
• 6. Yang S., Chao Y.J., Sutton M.A., 1993, Higher Order Asymptotic Crack Tip Fields in a Power-Law Hardening Material, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 19, No. 1, 1993, pp.1-20.
• 7. Sharma, S.M., Aravas, N., 1991, Determination of Higher Order Terms in Asymptotic Elastoplastic Crack Tip Solutions, J. Mech. Phys. Solids, 39, pp. 1043-1072.
• 8. O’Dowd N.P., Shih C.F., 1991, Family of Crack-Tip Fields Characterized by a Triaxiality Parameter – I. Structure of Fields, J. Mech. Phys. Solids, vol.39, No.8, pp. 989-1015.
• 9. O’Dowd N.P., Shih C.F., 1992, Family of Crack-Tip Fields Characterized by a Triaxiality Parameter – II. Fracture Applica-tions, J. Mech. Phys. Solids, vol. 40, No. 5, 1992, pp. 939-963.
• 10. Shih C.F., O’Dowd N.P., Kirk M.T., 1993, A Framework for Quantifying Crack Tip Constraint, Constraint Effects in Frac-ture, E.M.Hackett, K.H.Schwalbe, R.H.Dodds, ASTM STP 1171, Philadelphia, pp. 2-20.
• 11. O’Dowd N.P., 1995, Application of Two Parameter Approaches in Elastic–Plastic Fracture Mechanics, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 52, No. 3, pp. 445-465.
• 12. 102. O’Dowd N.P., Shih C.F., Dodds R.H. Jr, 1995, The Role of Geometry and Crack Growth on Constraint and Implications for Ductile/Brittle Fracture, Constraint Effects in Fracture Theory and Applications: Second Volume, ASTM STP 1244, Mark Kirk and Ad Bakker, Eds., American Society for Testing and Materi-als, Philadelphia, pp.134-159.
• 13. Graba M., 2010, Naprężenia Q jako parametr niezbędny w praktycznych zastosowaniach mechaniki pękania, Materiały XXIII Sympozjum Zmęczenia i Mechaniki Pękania; Bydgoszcz - Pieczyska, maj 2010r., artykuł w formie elektronicznej - 17 stron, streszczenie drukowane
• 14. Sherry A.H.,France C.C., Goldthorpe M.R., 1995, Compendium of T-stress solutions for two and three dimensional cracked geometries, Fatigue & Rracture of Engineering Materials & Struc-tures, Vol. 18, No. 1, 1995, pp. 141-155.
• 15. Leevers P.S., Radon J.C., 1983, Inherent Stress Biaxiality in Various Fracture Specimen Geometries, International Journal of Fracture, 19, 1983, pp.311-325
• 16. SINTAP, 1999, SINTAP: Structural Integrity Assessment Pro-cedures for European Industry. Final Procedure, Brite-Euram Projest No BE95-1426. – Rotherham: British Steel.
• 17. FITNET, 2006, FITNET Report, (European Fitness-for-service Network), Edited by M. Kocak, S. Webster, J.J. Janosch, R.A. Ainsworth, R. Koers, Contract No. G1RT-CT-2001-05071.
• 18. Graba M., 2008, The Influence of Material Properties on the Q-stress Value near the Crack Tip for Elastic-Plastic Materials, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Vol. 46, No. 2, pp. 269-290, Warsaw 2008.
• 19. Graba M., 2009, Wpływ stałych materiałowych na rozkład naprężeń Q przed wierzchołkiem pęknięcia w materiałach sprężysto-plastycznych dla płyty z centralną szczeliną podda-nej rozciąganiu, Materiały Konferencyjne V MSMZMiK, Augu-stów, 3-6.06.2009, abstrakt str. 48-49; CD – 9 stron.
• 20. Brocks W., Cornec A., Scheider I., 2003, Computational As-pects of Nonlinear Fracture Mechanics, Bruchmechanik, GKSS-Forschungszentrum, Geesthacht, Germany, Elsevier pp.127-209.
• 21. Brocks W., Scheider I., 2003, Reliable J-Values. Numerical Aspects of the Path-Dependence of the J-integral in Incremen-tal Plasticity, Bruchmechanik, GKSS-Forschungszentrum, Geesthacht, Germany, Elsevier pp.264-274.
• 22. Graba M., 2015, o wyznaczaniu obciążeń granicznych płyt kwadratowych z centralną szczeliną w dwuosiowym rozciąga-niu, materiały konferencyjne TransComp 2015.
• 23. Meek C, Ainsworth RA., 2015, The effects of load biaxiality and plate length on the limit load of a centre-cracked plate, EFM, http://dx.doi.org/10.1016/j.engfracmech.2015.03.034
• 24. Shih C.F., 1974, small-scale yielding analysis of mixed-mode plane-strain crack problems, Fracture Analysis, ASTM STP 560, ASTM, 1974, pp. 187-220.
• 25. Graba M., 2012, Numerical verification of the relationship between the “in-plane geometric constraints” used in fracture mechanics problems, Acta Mechanica et Automatica, Vol. 6, No.23, 2012, pp. 38-47.
• 26. Neimitz A., Dzioba I., Graba M., Okrajni J., 2008, The assess-ment of the strength and safety of the operation high tempera-ture components containing crack, Kielce University of Technology Publishing House, Kielce.
• 27. Huang Y., Zhang L., Guo T.F., HwangK.-C, 1997, Mixed mode near-tip fields for cracks in materials with strain-gradient ef-fects, J. Mech. Phys. Solids, Vol. 45, No. 3, pp. 439465, 1997.
• 28. Subramanya H.Y., Viswanath S., Narasimhan R., 2005, A three-dimensional numerical study of mixed mode (I and II) crack tip fields in elastic–plastic solids, International Journal of Fracture 136:167–185, DOI 10.1007/s10704-005-5422-5.
• 29. Sherry A.H., Wilkes M.A., Beardsmore D.W., Lidbury D.P.G., 2005, Material constraint parameters for the assessment of shallow defects in structural componenets – Part I: Parameter solutions, Engineering Fracture Mechanics, 72, pp. 2373-2395.
• 30. ADINA 8.8, ADINA: User Interface Command Reference Man-ual – Volume I: ADINA Solids & Structures Model Definition, Report ARD 11-2, ADINA R&D, Inc., 2011.
• 31. ADINA 8.8, ADINA: Theory and Modeling Guide – Volume I: ADINA Solids & Structures, Report ARD 11-8, ADINA R&D, Inc., 2011.

Uwagi

The paper was carried out in the framework of the research project IUVENTUS PLUS number IP2012 011872, financed by the Polish Ministry of Science and Higher Education.