Investigation into the growgth directions of a ductile crack under tensile loading

• Autorzy: Xiao--Bing Zhang , Jia Li Jia , Recho N.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, we use an energy variational methodto study the full stress field near a stationary crack in a plane state in a power--law hardening material under mode I liading. Associated with the finite element method the trejectory line fields of the principal stresses and the maximum shear stresses have been drawn in order to determine the crack growth direction. It appears that the crack can propagate along a cleavage band or along a slip band according to the triaxial tensile stress level in the vicnity of the crack. The growth direction of a ductile crack depends on the competition between the stress concentractions along these bands.

PL

W pracy zastosowano metodę wariacji energii do badania pełnego pola naprężeń wokół stacjonarnego pęknięcia w płaski stanie odkształcenia dla materiału o potęgowym wzmocnieniu dla I typu obciążenia. Przy pomocy metody elementów skończonych wyznaczono pola trajektorii naprężeń głównych i maksymalnych naprężeń ścinających w celu określenia kierunku wzrostu szczeliny. Stwierdzono, iż pęknięcie rozwija się wzdłuż pasm rozdzielczości lub pasm ścinania, zgodnie z poziomem trójosiowych naprężeń rozciągających w otoczeniu pęknięcia. Kierunek wzrostu pęknięcia ciągliwego zależy od relacji pomiędzy koncentracjami naprężeń wzdłuż tych pasm.

Słowa kluczowe

EN

fracture; full elastic--plastic field; crack propagation criteria

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 1999
• Tom: nr 4
• Strony: 779--789
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Xiao--Bing Zhang

• LERMES, Blaise Pascal University of Clermont-Ferrand, Montlucon, France

autor

Jia Li Jia

• LERMES, Blaise Pascal University of Clermont-Ferrand, Montlucon, France

autor

Recho N.

• LERMES, Blaise Pascal University of Clermont-Ferrand, Montlucon, France

Bibliografia

• 1. DUGDALE D.S., 1960, Yielding of Steel Sheets Containing Slits, J. Mech. Phys. Solids, 8, 100-104.
• 2. EDMUNDS T.M., WILLIS J.R., 1975a, Matched Asymptotic Expansions in Non-Linear Fracture Mechanics - I. Longitudinal Shear of an Elastic Perfectly-Plastic Specimen, J. Mech. Phys. Solids, 24, 205-223.
• 3. EDMUNDS T.M., WILLIS J.R., 1975b, Matched Asymptotic Expansions in Non-Linear Fracture Mechanics - II. Longitudinal Shear of an Elastic Work-Hardening Plastic Specimen, J. Mech. Phys. Solids, 24, 225-237.
• 4. EDMUNDS T.M., WILLIS J.R., 1977, Matched Asymptotic Expansions in Non-Linear Fracture Mechanics - III. In-Plan Loading of an Elastic Perfectly-Plastic Symmetric Specimen, J. Mech. Phys. Solids, 25, 423-455.
• 5. HULT J.A., MCCLINTOC, 1957, Elastic-Plastic Stress and Strain Distribution Around Sharp Notches under Repeated Shear, Proc. 9th Int. Cong. Appl. Mech., 8, 51-62.
• 6. HUTCHINSON J.W., 1968, Singular Behavior at the End of a Tensile Crack in a Hardening Material, J. Mech. Phys. Solids, 16, 13-31.
• 7. LI J., 1997, Determination of the Full Elastic-Plastic Stress Field of a Tensile Crack by Minimization of the Complementary Energy, Int. J. Fracture, 84,1-17.
• 8. LI Y., WANG Z., 1986, High-Order Asymptotic Field of Tensile Plane-Strain Non-Linear Crack Problems, Scientia Sínica, A9, 941-955.
• 9. O'DOWN N.P., SHIH OF., 1991, Family of Crack-Tip Fields Characterized by a triaxiality Parameter - I. Structure of Fields, J. Mech. Phys. Solids, 39, 989-1015.
• 10. PARKS D.M., 1974, A Stiffness Derivative Finite Element Technique for Determination of Crack Tip Stress Intensity Factors, Int. J. Fracture, 10, 487-501.
• 11. RICE J.R., 1967, Stresses Due to a Sharp; Notch in a Work-Hardening Elastic-Plastic Material Loaded by Longitudinal Shear, J. Appl. Mech., 34, 287-298.
• 12. RICE J.R., 1968, A Path Independent Integral and the Approximate Analysis of Strain Concentrations by Notches and Cracks, J. Appl. Mech., 35, 379-386.
• 13. RICE J.R., ROSENGREN G.F., 1968, Plane Strain Deformation Near a Crack Tip in a Power-Law Hardening Material, J. Mech. Phys. Solids, 16, 1-12.
• 14. RITCHIE R.O, KNOTT J.F., RICE J.R., 1973, J. Mech. Phys. Solids, 21, 395.
• 15. SHIH C.F., GERMAN M.D., 1981, Requirement for a one Parameter Characterization of Crack Tip Field by the HRR Singularity, Int. J. Fracture, 17, 27-43.
• 16. WILLIAMS M.L., 1957, On the Stress Distribution at the Base of a Stationary Crack, J. Appl. Mech., 24, 111-114.
• 17. XIA L., WANG T.C., SHIH C.F., 1993, Higher-Order Analysis of Crack Tip Fields in Elastic Power-Law Hardening Materials, J. Mech. Phys. Solids, 41, 665-687.
• 18. YANG S., CHAO Y.J., SUTTON M.A., 1993, Higher Order Asymptotic Crack Tip Fields in a Power-Law Hardening Material, Eng. Fracture Mech., 45, 1-20.