Modelling of crack growth initiation in a linear viscoelastic material

• Autorzy: Dubois F. , Chazal C. , Petit C.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Widespread application of viscoelastic materials the structures, which have to operate for a long time, requires better understanding of their mechanical behaviour and fracture properties. It has been observed that time dependence is of great importance in determining the rate of crack growth. The effects of viscoelastic characteristic on creep crack growth initiation are studied in the paper by using the finite element method. In order to define diplacements and stresses around the crack tip in linear isotropic viscoelastic media new formulation in the time domain has been produced. We formulate a new constitutive equation in terms of the stress and crack opening intensity factors, using the correspondance principle by means of Volterra integrals. Afterwards, the fracture parameters are computed with an incremental viscoelastic formulation.

PL

Szeroko rozpowszechnione konstrukcje z materiałów lepkosprężystych, które muszą działać przez długi czas, wymagają lepszego zrozumienia ich mechanicznego zachowania i właściwości przy zniszczeniu. Zaobserwowano, że zależność od czasu ma ogromne znaczenie przy wyznaczaniu prędkości wzrostu pęnięcia. W pracy rozpatrzono efekt charakterystyki sprężysto-lepkiej na inicjacje wzrostu pęknięcia przy pełzaniu wykorzystując metodę elementów skończonych. Zaproponowano nowe sformułowania w przestrzeni czasu dla liniowych, izotropowych ośrodków sprężystoplastycznych w celu wyznaczania przemieszczeń i naprężeń wokół wierzchołka szczeliny. Zaproponowano nowe równania konstytutywne zależności współczynników intensywności naprężeń i otwarcia szczeliny wykorzystując odpowiadającą zaszdę całek Volterra. W rezultacie obliczono parametry zniszczenia w procesie spzrężonym z przyrostowym sformułowaniem sprężystolepkim.

Słowa kluczowe

EN

viscoelasticity; fracture mechanics; crack growth initiation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 1999
• Tom: nr 2
• Strony: 207--222
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., wykr., il.

Twórcy

autor

Dubois F.

• Civil Engineering Laboratory, University of Limonges, Egletons, France

autor

Chazal C.

• Civil Engineering Laboratory, University of Limonges, Egletons, France

autor

Petit C.

• Civil Engineering Laboratory, University of Limonges, Egletons, France

Bibliografia

• 1. BLACKBURN W.S., 1972, Path Independent Integrals to Predict Onset of Crack Instability in an Elastic Plastic Material, International Journal of Fracture and Mechanic, 8, 343-346.
• 2. BRINCKER R., 1992, Crack Tip Parameters for Growing Crack in Linear Viscoelastic Materials, Proc. First International Conference on Localized Damage. 85-98.
• 3. CHARVET-QUEMIN F., COMBESCURE A., EBERSOLT L., CHARRAS TH., MILLIARD A., 1986, Méthode de Calcul du Taux de Restitution d'Energie en Elasticité et en Non Linéaire Matériau, Rapport DEMT 86/438, CEA.
• 4. CHAZAL C, DUBOIS F., PETIT C, 1998, A New Incremental Formulation in the Time Domain for a Crack Growth Initiation in an Orthotropic Linear Viscoelastic Solid, For Publication in Mechanics of Time-Dependent Materials.
• 5. DESTUYNDER P., DJAOUA M., 1981, Sur une Interprétation Mathématique de l'Intégrale de Rice en Théorie de la Rupture Fragile, Mathematical Methods in the Applied Sciences, 3, 70-87.
• 6. DESTUYNDER P., 1983, Quelques Remarques sur la Mécanique de la Rupture Elastique, Journal de Mécanique Théorique et Appliquée, 2, 113-135.
• 7. DUBOIS F., PETIT C, GHAZLAN G., 1996, Numerical Approach in Viscoelastic Fracture Mechanics, Proc. ECF11, Mechanisms and Mechanics of Damage and Fracture, Poitier, 1, 473-478.
• 8. DUBOIS F., CHAZAL C, PETIT C, 1997, A Computational Investigation of Crack Growth Initiation in Linear Viscoelastic Material, Proc. 5th ICB/MFF, Cracow'97, Poland, 2, 403-416.
• 9. GHAZLAN G., CAPERAA S., PETIT C, 1995a, An Incremental Formulation for the Linear Analysis of Thin Viscoelastic Structures Using Generalized Variables, International Journal of Numerical Methods of Engineering, 38, 3315-3333.
• 10. GHAZLAN G., DUBOIS F., CAPERAA S., 1995b, A Computational Method for the Linear Analysis of Layered Viscoelastic Structures Using Generalized Variables, Proc. First International Conference of Time Dependent Materials, Ljubljana, 270-275.
• 11. KANNINEN M.F., POPELAR CH., 1985, Advanced Fracture Mechanics, Oxford University Press, New York..
• 12. MANDEL J., 1966, Cours de Mécanique des Milieux Continus.
• 13. MASUERO J.R., CREUS G..T., 1993, Finite Elements Analysis of Viscoelastic Fracture, Internation Journal of Fracture, 60, 267-282.
• 14. SALENÇON J., 1983, Viscoélasticité, Presses de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées.
• 15. SCHAPERY R.A., 1975a, A Theory of Crack Initiation and Growth in Viscoelastic Media. I: Theoretical Development, International Journal of Fracture, 11, 1, 141-159.
• 16. SCHAPERY R.A., 1975b, A Theory of Crack Initiation and Growth in Viscoelastic Media. II: Approximate Methods of Analysis, International Journal of Fracture, 11,3, 369-388.
• 17. SCHAPERY R.A., 1984, Correspondence Principles and a Generalized J-Integral for Large Deformation and Fracture Analysis of Viscoelastic Media, International Journal of Fracture, 255, 195-223.