A new approach of three-dimensional strength theory for anisotropic materials

Abstract

A three-dimensional failure criterion is developed in a form of quadratic tensor polynomial with the fundamental strength function expressed in a sine series. This criterion has the operational flexibility of any desired degree of accuracy. It can be shown that the present theory is a generalization of the Von Mises yield criterion. One of the main features of this criterion is that it does not require shear strength properties. The flexibility and accuracy of this theory are justified through its comparison with the experimental data for three material systems under uniaxial tension, uniaxial compression and biaxial loading. Comparisons are also made with several existing failure criteria.

Résumé

On développe un critère de rupture à trois dimensions sous forme d'un tenseur polynomial quadratique comportant une fonction de résistance exprimée par une série sinusoïdale. Ce critère présente une flexibilité opérationnelle permettant tout degré de précision désiré. On peut montrer que la théorie présente est une généralisation du critère de plastification de Von Mises. L'une des caractéristiques principales de ce critère est qu'il ne requiert pas les propriétés de résistance au cisaillement. On rend compte de la flexibilité et de l'exactitude de cette théorie en la comparant aux données expérimentales relatives à trois systèmes de matériau soumis à tension monoaxiale, à compression monoaxiale et à sollicitation biaxiale. Des comparaisons sont également faites avec plusieurs critères de rupture existants.