PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Influence of anisotropy on the energy release rate GI for highly orthotropic materials

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Wpływ anizotropii na współczynnik uwalniania energii GI dla materiałów wysokoortotropowych
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The paper presents results of a numerical analysis concerning the energy release rate, GI, for highly orthotropic materials such as composites, laminates or wood. The values of GI were calculated using the Adina v. 8.1 Finite Element Method (FEM) program. Different material models were considered to establish the influence of anisotropy on GI. Two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) isotropic and anisotropic models were employed to study the performance of a Double Cantilever Beam (DCB) with various crack length-to-thickness ratios. It was reported that the smaller the ratio, the bigger the difference between the energy release rates GI calculated for the isotropic and anisotropic (transversal isotropic and orthotropic) material models. Thus, it is important that a fracture or fracture toughness analysis should be based on the transversal isotropie and orthotropic models and it should take into account anisotropy.
PL
W artykule przedstawiono wyniki analizy numerycznej dotyczącej współczynnika uwalniania energii GI dla materiałów wysokoortotropowych takich jak kompozyty, laminaty czy drewno. Współczynnik GI obliczano przy użyciu programu Adina v. 8.1 opartego na metodzie elementów skończonych (MES). Określając wpływ anizotropii na GI, przyjmowano różne modele materiałowe. Podczas analizy użyto dwuwymiarowych (2D) i trójwymiarowych (3D) modeli numerycznych próbek podwójnie wspornikowych (ang. Double Cantilever Beam - DCB) o różnych proporcjach długości pęknięcia do grubości elementu. Zauważono, że im te proporcje są mniejsze, tym większe są różnice pomiędzy współczynnikami GI obliczanymi przy założeniu izotropowego i anizotropowych modeli materiałowych (transwersalnie izotropowych i ortotropowych). Dlatego też analiza pękania czy odporności na pękanie powinna być oparta na modelach transwersalnie izotropowych lub ortotropowych oraz powinna być uwzględniana anizotropia materiału.
Rocznik
Strony
739--752
Opis fizyczny
Bibliogr. 36 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Kielce University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Kielce, kossak@tu.kielce.pl
Bibliografia
  • 1. ADINA, 1999, Theory andModelling Guide. Volume I: ADINA, ADINA System Online Manuals, Report ARD 99-7
  • 2. Ando K., Ohta M., 1995, Relationships between the morphology of microfractures of wood and the acoustic emission characteristics, Mokuzai Gakkaishi, 41, 640-646
  • 3. Ando K., Sato K., Fushitani M., 1992, Fracture toughness and acoustic emission characteristics of wood II. Effects of grain angle, Mokuzai Gakkaishi, 38, 342-349
  • 4. Atack D., May W.D., Morris E.L., Sproule R.N., 1961, The energy of tensile and cleavage fracture of black spruce, Tappi, 44, 555-567
  • 5. Bodig J., Goodman J.R., 1973, Prediction of elastic parameters for wood, Wood Science, 5, 249-264
  • 6. Bowie O.L., Freese C.E., 1972, Central crack in plane orthotropic rectangular sheet, Journal of Fracture Mechanics, 8, 49-58
  • 7. Cook T.S., Rau C.A. Jr., 1974, A critical rewiev of anisotropic fracture mechanics, In: Prospects of Fracture Mechanics, Sih, van Elst, and Broek, Edit., 509-523
  • 8. DeBaise G.R., Porter A.W., Pentoney R.E., 1966, Morphology and mechanics of wood fracture, Materials Research and Standards, 6, 493-499
  • 9. Ghandi K.R., 1972, Analysis of an inclined crack centrally placed in an orthotropic rectangular plate, Journal of Strain Analysis, 7, 157-163
  • 10. Haber R.B., Koh H.M., 1985, Explicit Expressions for Energy Release Rates Using Virtual Crack Extensions, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 21, 301-315
  • 11. Hellen T.K., 1975, On the method of virtual crack extensions, International Journal of Numerical Methods in Engineering, 9, 187-207
  • 12. Johnson J.A., 1973, Crack initiation in wood plates,Wood Science, 6, 151-158
  • 13. Kossakowski P.G., 2004, An Analysis of Mixed Mode Fracture Toughness of Pinewood Beam Elements, PhD. Thesis, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Kielce University of Technology, Kielce
  • 14. Mandel J.F., McGarry F.J., Wann S.S., Im J., 1974, Stress intensity factors for anisotropic fracture test specimens of several geometries, Journal of Composite Materials, 8, 106-116
  • 15. Nikishkov G.P., Vaynshtok V.A., 1980, Metod virtualnogo rosta treshiny dlja otredelenija koeffitsientov intensivnosti naprijazenij KI i KII, Problemy Procznosti, 6, 26-30
  • 16. Parks D.M., 1977, The virtual crack extension method for nonlinear material behavior, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 12, 353-364
  • 17. Patton-Mallory M., Cramer S.M., 1987, Fracture mechanics: a tool for predicting wood component strength, Forest Products Journal, 37, 39-47
  • 18. Petterson R., Bodig J., 1983, Prediction of fracture toughness of conifers, Wood and Fiber Science, 15, 302-316
  • 19. PN-EN 338:1999 Structural timber – Strength classes
  • 20. PN-EN 380:1998 Timber structures – Test methods – General principles for static load testing
  • 21. PN-EN 384:1999 Structural timber – Determination of characteristic values of mechanical properties and density
  • 22. PN-EN 408:1998 Timber structures – Structural timber and glued laminated timber – Determination of some physical and mechanical properties
  • 23. Porter A.W., 1964, On the mechanics of fracture in wood, Forest Products Journal, 14, 325-331
  • 24. Reiterer A., Stanzl-Tschegg S.E., Tschegg E.K., 2000, Mode I fracture and acoustic emission of softwood and hardwood, Wood Science and Technology, 34, 417-430
  • 25. Seweryn A., 1998, Numerical methods for calculation of stress intensity factors, 17-th Symposium of Fatigue of Materials and Structures, Bydgoszcz-Pieczyska, 301-308
  • 26. Schniewind A.P., Lyon D.E., 1973, A fracture mechanics approach to the tensile strength perpendicular to grain of dimension lumber, Wood Science and Technology, 7, 45-59
  • 27. Schniewind A.P., Centeno J.C., 1973, Fracture toughness and duration of load factor I. Six principal systems of crack propagation and the duration factor for cracks propagating parallel to grain, Wood and Fiber, 5, 152-159
  • 28. Schniewind A.P., 1977, Fracture toughness and duration of load factor II. Duration factor for cracks propagating perpendicular-to-grain,Wood and Fiber, 9, 216-226
  • 29. Stanzl-Tschegg S.E., Tan D.M., Tschegg E.K., 1995, New splitting method for wood fracture characterization, Wood Science and Technology, 29, 31-50
  • 30. Stanzl-Tschegg S.E., Tan D.M., Tschegg E.K., 1996, Fracture resistance to the crack propagation in wood, International Journal of Fracture, 75, 347- 356
  • 31. Tomin M., 1971, Influence of wood orthotropy on basic equations of linear fracture mechanics, Drevarsky Vyskum, 16, 219-230
  • 32. Tomin M., 1972, Influence of anisotropy on fracture toughness of wood, Wood Science, 5, 118-121
  • 33. Walsh P.F., 1972, Linear fracture mechanics in orthotropic materials, Engineering Fracture Mechanics, 5, 533-541
  • 34. Williams J.G., Birch M.W., 1976, Mixed mode fracture in anisotropic media, Cracks and Fracture, ASTM 601, 125-137
  • 35. Wu E.M., 1967, Application of fracture mechanics to anisotropic plates, Journal of Applied Mechanics, 34, 967-974
  • 36. Yeh B., Schniewind A.P., 1992, Elasto-plastic fracture mechanics of wood using the J-integral method, Wood and Fiber Science, 24, 364-376
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BWM4-0004-0011
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.