The influence of material properties and crack length on the Q-stress value near the crack tip for elastic-plastic materials for single edge notch plate in tension

• Autorzy: Graba, M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ stałych materiałowych i długości pęknięcia na rozkład naprężeń Q przed wierzchołkiem pęknięcia w materiałach sprężysto-plastycznych dla płyty z jednostronną szczeliną poddanej rozciąganiu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper the values of the Q-stress determined for various elastic-plastic materials for single edge notched plates in tension (SEN(T)) presented. Used in the paper specimens, are the basic structural elements, which can be used to idealizing real construction, based on FITNET procedure. The influence of the yield strength, the work-hardening exponent and the crack length on the Q-parameter was tested. The numerical results were approximated by the closed form formulas. All obtained results may be a handy catalogue of the J-Q curves, which may be useful in engineering practice.

PL

W pracy przedstawione zostaną wartości naprężeń Q wyznaczone dla szeregu materiałów sprężysto-plastycznych dla płyty z jednostronną szczeliną poddanej rozciąganiu (SEN(T)). Wybrana w pracy geometria jest jednym z podstawowych elementów konstrukcyjnych zalecanych przez procedury FITNET do idealizacji złożonych, rzeczywistych konstrukcji zawierających pęknięcia. Omówiony zostanie wpływ granicy plastyczności i wykładnika umocnienia na wartość naprężeń Q, a także wpływ długości pęknięcia. Wyniki obliczeń numerycznych aproksymowano formułami analitycznymi. Rezultaty pracy stanowią podręczny katalog krzywych J-Q, możliwy do wykorzystania w praktyce inżynierskiej.

Słowa kluczowe

PL

naprężenia; elementy konstrukcyjne; materiały sprężysto-plastyczne; wytrzymałość materiałów; zmęczenie materiałów

EN

fracture mechanics; cracks; Q-stress; stress fields; HRR solution; FEM; J integral

• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, no 2
• Strony: 301-319
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Graba, M.

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Machine Design, Chair of Fundamentals of Machine Design, Al. 1000-lecia PP 7, 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• [1] ADINA 8.4.1: User interface command reference manual - Volume I: ADINA solids & structures model definition, Report ARD 06-2, ADINA R&D, Inc., 2006.
• [2] ADINA 8.4.1: Theory and modelling guide - Volume I: ADINA, Report ARD 06-7, ADINA R&D, Inc., 2006.
• [3] ASTM E 1820-05: Standard test method for measurement of fracture toughness, American Society for Testing and Materials, 2005.
• [4] Chao Y.J., Zhu X.K., Kim Y., Lar P.S., Pechersky M.J., Morgan M.J.: Characterization of crack-tip field and constraint for bending specimens under large-scale yielding, International Journal of Fracture, Vol. 127, 2004, pp. 283-302.
• [5] Gałkiewicz J., Graba M.: Algorithm for determination of [...]and In (n) functions in Hutchinson-Rice-Rosengren solution and its 3d generalization, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Vol. 44, No. 1, 2006, pp. 19-30.
• [6] Graba M.: The influence of material properties and crack length on the Q-stress value near the crack tip for elastic-plastic materials (in Polish), IV MSMZMiK - Augustów 2007, conference proceeding, 2007, pp. 109-114.
• [7] Graba M.: The influence of material properties on the Q-stress value near the crack tip for elastic-plastic materials, Theoretical Backgrounds, Transcom, proceedings of the section 7 - Machines and Equipment. Applied Mechanics, 2007, pp. 53-57.
• [8] Graba M.: The influence of material properties on the Q-stress value near the crack tip for elastic-plastic materials. Numerical results and their approximation, Transcom, proceedings of the section 7 - Machines and Equipment. Applied Mechanics, 2007, pp. 59-63.
• [9] Hutchinson J.W.: Singular behaviour at the end of a tensile crack in a hardening material, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Vol. 16, 1968, pp. 13-31.
• [10] Kocak M., Webster S., Janosch J.J., Ainsworth R.A., Koers R.: FITNET report, (european fitness-for-service network), Contract No. G1RT-CT-2001-05071, 2006.
• [11] Kumar V., German M.D., Shih C.F.: An engineering approach for elastic-plastic fracture analysis, EPRI Report NP-1931, Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA., 1981.
• [12] Li Y., Wang Z.: High-order asymptotic field of tensile plane-strain nonlinear crack problems, Scientia Sinica (Series A), Vol. XXIX, No. 9, 1985, pp. 941-955.
• [13] O'Dowd N.P.: Applications of two parameter approaches in elastic-plastic fracture mechanics, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 52, No. 3, 1995, pp. 445-465.
• [14] O'Dowd N.P., Shih C.F.: Family of crack-tip fields characterized by a triaxiality parametr - I. Structure of fields, J. Mech. Phys. Solids, Vol. 39, No. 8, 1991, pp. 989-1015.
• [15] O'Dowd N.P., Shih C.F.: Family of crack-tip fields characterized by a triaxiality parametr - II. Fracture applications, J. Mech. Phys. Solids, Vol. 40, No. 5, 1992, pp. 939-963.
• [16] Shih C.F., O'Dowd N.P., Kirk M.T.: A framework for quantifying crack tip constraint, Constraint effects in fracture, ASTM STP 1171, E.M. Hackett, K.-H. Schwalbe, R.H. Dodds, Eds., American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1993, pp. 2-20.
• [17] SINTAP Procedure: Structural integrity assessment procedures for european industry. Final procedure, Brite-Euram Project No BE95-1426, Rotherham: British Steel, 1999.
• [18] Yang S., Chao Y.J., Sutton M.A.: Higher order asymptotic crack tip in a power. Law hadening material, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 45, No. 1, 1993, pp. 1-20.