Model szczeliny strefą kumulacji uszkodzeń przed wierzchołkiem. Cz.1 : Analiza propagacji szczeliny w jednoosiowym stanie obciążenia

• Autorzy: Seweryn A. , Tomczyk A. , Mróz Z.

Warianty tytułu

EN

Crack model with the damage zone at the crack tip. P.1 : Analysis of fatigue crack propagation under uniaxial loading

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono nielokalny model szczeliny ze strefą kumulacji uszkodzeń przed jej wierzchołkiem, będący modyfikacją modelu kumulacji uszkodzeń i pękania Seweryna i Mroza (np. 1996, 1998). Uwzględniono w nim przesuwanie się strefy kumulacji uszkodzeń przed wierzchołkiem propagującej szczeliny zmęczeniowej. W strefie tej uśredniono wartości naprężeń oraz miary kumulacji uszkodzeń. Cykl obciążenia podzielono na cztery etapy. W pierwszym etapie nie ma kumulacji uszkodzeń, materiał jest w zakresie poniżej granicy zmęczenia. Drugi etap związany jest z kumulacją uszkodzeń w strefie przywierzchołkowej. W trzecim etapie następuje propagacja szczeliny, a w czwartym jej odciążenie. W pracy przedstawiono także wyniki analizy parametrycznej dotyczącej zagadnienia przyrostu zmęczeniowego szczeliny. W obliczeniach uwzględniono cykle przeciążeniowe. Wskazano ponadto na możliwość analizy nie tylko stabilnego (podkrytycznego) wzrostu szczeliny, ale także prognozowania niestabilnej propagacji (kruchego pękania).

EN

The non-local crack model with the damage zone at the crack tip was proposed. The presented model is based on the damage accumulation model by Seweryn and Mróz and assumes a damage zone motion ahead of the crack tip. In this zone the stresses and damage accumulation measure were averaged. Single cycle of loading was divided into four stages: stage I - no damage growth; stage II - damage growth in the zone at the crack tip; stage III - crack propagation; stage IV - unloading. Results of parametric analysis of fatigue crack propagation considering overload effect was presented. Brittle fracture criterion was formulated as a special case of the proposed model.

Słowa kluczowe

PL

model szczeliny; jednoosiowy stan obciążenia

EN

crack model; uniaxial loading

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Mechanika
• Rocznik: 2001
• Tom: Z. 23
• Strony: 129--148
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., wykr.

Twórcy

autor

Seweryn A.

• Politechnika Białostocka, Katedra Mechaniki Stosowanej, ul. Wiejska 45c, 15-351 Białystok

autor

Tomczyk A.

• Politechnika Białostocka, Katedra Mechaniki Stosowanej, ul. Wiejska 45c, 15-351 Białystok

autor

Mróz Z.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk, ul. Świętokrzyska 21, 00-049 Warszawa.

Bibliografia

• 1. Bazant Z. P. (1982): Crack bond model for fracture of geometricals, In. Numerical Methods in Geomechanics, Proc. 46 mt. Conf. (Ed.: Eisenstein Z.), Edmonton, Balkema A. A., Roterdam, 1137-1152.
• 2. Ingraffea A. R., Gerstle W. H. (1984): Non-linear crack models for discrete crack propagation, In. Application of Fracture Mechanics to Comentitious Composites (Ed.: Shah S. P.), NATO-ARW, Northwestern University, IL.
• 3. Klesnil M., Lukaš P. (1971): Influence of strength and stress history on growth and stabilisation of fatigue cracks, CSAV, Brno.
• 4. Mróz Z., Seweryn A. (1996): Damage description with related crack initiation and propagation conditions, J. de Physique, 6 (C6), 529-538.
• 5. Mróz Z., Seweryn A. (1998a): Non-local failure and damage evolution rule: application to a dilatant crack model, J. de Physique IV, Vol. 8, 257-268.
• 6. Mróz Z., Seweryn A. (1998b): Damage evolution rule for multiaxial variable loading, In. Damage Mechanics in Engineering Materials, Studies in Applied Mechanics, Vol. 48, (eds G.Z. Voyiadjis, J.-W. Ju, J.-L. Chaboche), Elsevier, Oxford, 1998b, 145-162.
• 7. Mróz Z., Seweryn A. (1999) Multiaxial fatigue and damage conditions, In. Modeling of damage and fracture processes in engineering materials (Eds. Basista M., Nowacki W. K.), Ser. Trednds in mechanics of materials, IPPT PAN., 117-180.
• 8. Paris P., Erdogan F. (1963): A critical analysis of crack propagation laws, J. Basic Engng, Trans. ASME, 528-534.
• 9. Seweryn A. (1994): Brittle fracture criterion for structures with sharp notches, Eng. Fract. Mech., Vol. 47, 673-681.
• 10. Seweryn A. (1997): Kumulacja uszkodzeń i pękanie elementów konstrukcyjnych w złożonych stanach obciążeń, Rozpr. Nauk. Polit. Bialost., Nr 42, Bialystok, 295 s.
• 11. Seweryn A., Mróz Z. (1995): A non-local stress failure condition for structural elements under multiaxial loading, Eng. Fract. Mech., Vol. 51, 955-973.
• 12. Seweryn A., Mróz Z. (1996): A non-local stress.failure and fatigue damage accumulation condition, In. Multiaxial Fatigue and Design, Mech. Engng Publ., London, 259-280.
• 13. Seweryn A., Mróz Z. (1998): On the criterion of damage evolution for variable multiaxial stress state, mt. J. Solids Struct., Vol. 35, 1599-1616.
• 14. Shlyannikov V. N. (1996): Modelling of crack growth by fracture damage zone, In. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Vol. 25, 187-201.
• 15. Tomczyk A., Seweryn A. (2000a): Doświadczalna analiza rozwoju szczeliny zmęczeniowej w płaskich próbkach z karbami trójkątnymi pod wpływem jedno- i dwuosiowych obciążeń cyklicznych, Zeszyty Nauk. P. Białostockiej, Nauki Techniczne Nr 134, Ser.: Mech., Z. 22, 27-38.
• 16. Tomczyk A., Seweryn A. (2000b): Obliczenia numeryczne propagacji pęknięć zmęczeniowych w płaskich próbkach z polimetakrylanu metylu w jedno i dwuosiowym stanie obciążenia, Zeszyty Nauk. P. Białostockiej, Nauki Techniczne Nr 134, Ser.: Mech., Z. 22, 39-75.