O kryteriach pękania materiałów sprężysto-plastycznych *

STRESZCZENIE: Przedstawiono przegląd wybranych kryteriów pękania materiałów sprężysto-plastycznych. Kryteria te – jako jedne z wielu – mogą zostać wykorzystane do oceny rzeczywistej odporności na pękanie różnych materiałów konstrukcyjnych, o ile użytkownik dysponuje wymaganymi parametrami, definiowanymi z wykorzystaniem mechaniki pękania.

SŁOWA KLUCZOWE: kryteria pękania, więzy geometryczne, całka J, odporność na pękanie

ABSTRACT: The paper presents a brief overview of selected fracture criteria of elastic-plastic materials. These criteria, ones of many, can be used to assess the real fracture resistance of different construction materials, provided the user has the required parameters defined by the fracture mechanics.

KEYWORDS: fracture criteria, geometric constraints, J-integral, fracture toughness

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Kumar V., German M.D., Shih C.F. “An engineering approach for elastic-plastic fracture analysis”. Electric Power Research Institute, Inc. Palo Alto, CA 1981, EPRI Report NP-1931.
• SINTAP: Structural Integrity Assessment Procedures for European Industry. Final Procedure. Brite-Euram Project No. BE95-1426. Rotherham: British Steel, 1999.
• FITNET Report (European Fitness-for-service Network). Edited by M. Kocak, S. Webster, J.J. Janosch, R.A. Ainsworth, R. Koers. Contract No. G1RT-CT-2001-05071, 2006.
• Hutchinson J.W. “Singular behaviour at the end of a tensile crack in a hardening material”. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 16 (1968): s. 13–31.
• Rice J.R., Rosengren G.F. “Plane strain deformation near a crack tip in a power-law hardening material”. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 16 (1968): s. 1–12.
• Neimitz A. „Ocena wytrzymałości elementów konstrukcyjnych zawierających pęknięcia (podstawowe elementy procedur SINTAP)”. Kielce: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 2004.
• Neimitz A., Dzioba I., Graba M., Okrajni J. „Ocena wytrzymałości, trwałości i bezpieczeństwa pracy elementów konstrukcyjnych zawierających defekty”. Podręcznik akademicki. Kielce: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 2008.
• O’Dowd N.P. “Application of two-parameter approaches in elastic-plastic fracture mechanics”. Engineering Fracture Mechanics. 52, 3 (1995): s. 445–465.
• Guo W. “Elastoplastic three dimensional crack border field – I. Singular structure of the field”. Engineering Fracture Mechanics. 46, 1 (1993): s. 93–104.
• Henry B.S., Luxmoore A.R. “The stress triaxiality constraint and the q-value as a ductile fracture parameter”. Engineering Fracture Mechanics. 57, 4 (1997): s. 375–390.
• Neimitz A., Graba M. “Analytical-numerical hybrid method to determine the stress field in front of the crack in 3D elastic-plastic structural elements”. Materiały XVII ECF. Brno (Czechy), wrzesień 2008 r., s. 85.
• Neimitz A., Graba M. “In and out-of-plane constraint measures. Uniform description”. Materiały ICF 12 – 12th International Conference on Fracture. Ottawa (Kanada), 12–17 lipca 2009 r.
• Graba M. “Numerical analysis of the mechanical fields near the crack tip in the elastic-plastic materials. 3D problems”. PhD dissertation. Kielce: Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Machine Building, 2009.
• Guo Wanlin. “Elastoplastic three dimensional crack border field – III. Fracture parameters”. Engineering Fracture Mechanics. 51, 1 (1995): s. 51–71.
• Graba M. „Propozycja trójparametrycznego kryterium pękania materiałów kruchych”. Przegląd Mechaniczny. 2 (2012): s. 24–31.
• ASTM. ASTM E 1820-05 Standard Test Method for Measurement of Fracture Toughness. American Society for Testing and Materials, 2005.
• Gałkiewicz J., Graba M. “Algorithm for Determination of σij (n,θ), εij (n,θ), uii(n,θ), dn(n), In(n) Functions in Hutchinson-Rice-Rosengren Solution and its 3d Generalization”. Journal of Theoretical and Applied Mechanics. 44, 1 (2006): s. 19–30.
• Ritchie R.O., Knott J.F., Rice J.R. “On the relationship between critical tensile stress and fracture toughness in mild steel”. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 21 (1973): s. 395–410.
• Neimitz A., Dzioba I., Molasy R., Graba M. „Wpływ więzów na odporność na pękanie materiałów kruchych”. Materiały XX Sympozjum Zmęczenia i Mechaniki Pękania. Bydgoszcz-Pieczyska, 27–30 kwietnia 2004 r., s. 265–272.
• 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. 127 (2004): s. 283–302.
• Raport merytoryczny przygotowany w ramach projektu badawczego IP2012011872 pt. „Katalog parametrów charakteryzujących więzy geometryczne przed frontem szczeliny w materiałach sprężysto-plastycznych. Numeryczna analiza pól mechanicznych – zagadnienia dwu- i trójwymiarowe”. Kielce 2016.
• Neimitz A., Graba M., Gałkiewicz J. “An alternative formulation of the Ritchie-Knott-Rice local fracture criterion”. Engineering Fracture Mechanics. 74 (2007): s. 1308–1322.
• Shih C.F. “Relationship between the J-integral and the crack opening displacement for stationary and extending cracks”. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 29 (1981): s. 305–329.
• Graba M. “Numerical analysis of the influence of in-plane constraints on the crack tip opening displacement for SEN(B) specimens under predominantly plane strain conditions”. International Journal of Applied Mechanics and Engineering. 21, 4 (2016): s. 849–866 (https://doi.org/10.1515/ijame-2016-0050).
• Neimitz A., Gałkiewicz J. “Fracture toughness of structural components: influence of constraint”. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 83 (2006): s. 42–54.

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.12.201