ISSN:
1573-2673
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Résumé On décrit un modèle théorique simple valable pour les conditions généralisées d'état plan de tension et à même de prédire les effets de surcharge sur la déformation d'une extrémité d'une fissure ainsi que sur les vitesses de propagation d'une fissure de fatigue. Le modèle est basé sur une méthode de superposition de problèmes de fissure en vue de représenter l'effet de contrainte résiduelle dans les zônes plastiques. Une expression du COD est dérivée, valable au cours de la propagation de l'extrémité de la fissure au travers de la zône de déformation plastique correspondant à la surcharge. La fermeture de l'extrémité de la fissure est prédite au cours d'un cyclage de la contrainte et, conformément à la tradition, ceci est considéré comme un effet réducteur du facteur d'intensité de contrainte sur la vitesse de propagation de la fissure, causant ainsi un retard de propagation. Le modèle prédit également que, pour autant qu'une condition simple impliquant les rapports des contraintes soit satisfaite, il se produira un arrêt de la fissure. En considérant les observations expérimentales, le modèle prédit qu'au cours de la propagation au travers de la zône de déformation plastique correspondant à la surcharge, la vitesse de croissance de la fissure passe d'abord par un minimum et s'accroit ensuite jusqu'à une valeur adéquate qui correspondrait aux conditions où ne se produirait pas de surcharge. Sous certaines circonstances, le modèle prédit également quelques effets d'accélération ainsi que des ralentissements différés. On montre la manière de construire des “cartes de retard” caractérisant l'effet des rapports des contraintes appliquées sur la vitesse de croissance et ce indépendamment de la géométrie de l'éprouvette, pour autant que prévallent des conditions d'écoulement plastique à faible échelle. De telles “cartes de retard”, lorsqu'elles sont utilisées en complément de données sur la croissance de fissures de fatigue sous amplitude uniforme, constituent une méthode très commode pour prédire les délais qui peuvent se produire dans des situations pratiques.
Notes:
Abstract A simple theoretical model valid for generalized plane stress conditions is described which is able to predict the effects of overloads on crack tip deformation and fatigue crack propagation rates. The model is based upon a method of superimposing crack problems in an attempt to represent the effect of residual stresses in the plastic zones. An expression for the crack opening displacement is derived which is valid whilst the crack tip is propagating through the overload plastic zone. Crack tip closure is predicted during stress cycling and, following tradition, this is regarded as reducing the effect of the stress range intensity factor on crack propagation rate thus causing retardation. The model also predicts that, whenever a simple condition involving applied stress ratios is satisfied, crack arrest will take place. In keeping with experimental observations the model predicts that during its propagation through the overload plastic zone the crack growth rate first declines to a minimum and then increases to the appropriate value which would result if the overload had not been applied. In certain circumstances the model also predicts some acceleration effects and delayed retardation. It is shown how to construct “delay maps” characterizing the effect of applied stress ratios on growth rate, independent of specimen geometry whenever small scale yielding conditions prevail. Such delay maps, when used in conjunction with uniform amplitude fatigue crack growth data, offer a very convenient method of predicting delay for practical situations.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF00032546
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