Requirements for a one parameter characterization of crack tip fields by the HRR singularity

Abstract

Detailed crack tip stress and strain fields are generated for the edge crack bar subjected to bending and the center cracked panel and single cracked panel subjected to tensile loads. These fields are compared with the singular fields, due to Hutchinson and Rice and Rosengren, at the same level of applied J. The comparisons show that the size R of the region at the crack tip dominated by the HRR singularity is substantially larger in the bend specimen than in the center-cracked panel for contained and large scale plasticity. Hardening properties also have a strong influence on R. The implications of these results on the minimum size requirement essential to a one parameter fracture criterion based on the J-integral or crack tip opening displacement are discussed.

Résumé

Lorsqu'un barreau fissuré sur ses bords est soumis à flexion, ou lorsqu'un panneau fissuré en son centre ou présentant une fissure simple est soumis à des contraintes de traction, des champs complexes de contrainte et de déformation aux extrémités des fissures considérées apparaissent. Ces champs sont comparés aux champs singuliers étudiés par Hutchinson et Rice et Rosengren pour le même niveau d'un J déterminé. Les comparaisons montrent que la dimension R de la région à l'extrémité d'une fissure sur laquelle agit de manière déterminante une singularité HRR se trouve être substantiellement plus grande dans une éprouvette de flexion que dans un panneau présentant une fissure centrale, et ce pour une plasticité contenue ou une plasticité à large échelle. Les propriétés de durcissement ont également une influence déterminante sur R. On discute les implications de ces résultats sur l'exigence de dimension minimum qui est essentielle dans le cas du critère de rupture à un paramètre basé sur une intégrale J ou dans le cas du COD.