scholarly journals The Characteristics of Selected Triaxiality Measures of the Stresses for a C(T) Specimen Dominated by the Plane Strain State

2020 ◽  
Vol 25 (1) ◽  
pp. 52-74 ◽  
Author(s):  
M. Graba
Keyword(s):  
Plane Strain ◽  
Strain State ◽  
Large Strain ◽  
Crack Tip ◽  
Fem Analysis ◽  
Qualitative Assessment ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Fem Modeling ◽  
Opening Displacement ◽  
Plane Strain State

AbstractThe paper presents a comprehensive analysis of the stress field and selected triaxiality parameters near the crack tip for C(T) specimen dominated by the plane strain state using the finite element method. It includes some theoretical information about elastic-plastic fracture mechanics, the basics of the FEM modeling and presentation of the numerical results. The FEM analysis includes calculations with large strain assumptions. The influence of the external load and crack length is discussed. Additional elements of the paper are a qualitative assessment of the size of plastic zones and the crack tip opening displacement.

scholarly journals The Characterization of the Stress Fields Near a Crack Tip for a Compact Specimen for Elastic-Plastic Materials Dominated by the Plane Strain State

2019 ◽  
Vol 24 (3) ◽  
pp. 549-576 ◽  
Author(s):  
M. Graba
Keyword(s):  
Stress Field ◽  
Plane Strain ◽  
Strain State ◽  
Large Strain ◽  
Crack Tip ◽  
Compact Specimen ◽  
Plane Strain State ◽  
Plastic Materials ◽  
Approximation Formulas ◽  
Elastic Plastic Materials

Abstract The paper presents a comprehensive analysis of the stress field near a crack tip for a compact specimen dominated by the plane strain state using the finite element method. The analysis also includes the calculation of some parameters of in-plane constraints, both for small and large strain assumptions. It discusses the influence of the material characteristic, relative crack length and external load for the stress field, and the in-plane constraint parameter. The approximation formulas for some in-plane constraint parameters are presented.

scholarly journals A Numerical Analysis of Selected Elastic-Plastic Fracture Parameters for DEN(T) Plates under Plane Strain Conditions

2017 ◽  
Vol 22 (1) ◽  
pp. 49-80 ◽  
Author(s):  
M. Graba
Keyword(s):  
Numerical Analysis ◽  
Fracture Mechanics ◽  
Plane Strain ◽  
Plastic Material ◽  
Crack Tip ◽  
Limit Load ◽  
Material Model ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Elastic Plastic

Abstract This paper provides a numerical analysis of selected parameters of fracture mechanics for double-edge notched specimens in tension, DEN(T), under plane strain conditions. The analysis was performed using the elastic-plastic material model. The study involved determining the stress distribution near the crack tip for both small and large deformations. The limit load solution was verified. The J-integral, the crack tip opening displacement, and the load line displacement were determined using the numerical method to propose the new hybrid solutions for calculating these parameters. The investigations also aimed to identify the influence of the plate geometry and the material characteristics on the parameters under consideration. This paper is a continuation of the author’s previous studies and simulations in the field of elastic-plastic fracture mechanics [4, 6, 16, 17, 31].

scholarly journals Numerical Analysis of the Influence of In-Plane Constraints on the Crack Tip Opening Displacement for SEN(B) Specimens Under Predominantly Plane Strain Conditions

2016 ◽  
Vol 21 (4) ◽  
pp. 849-866 ◽  
Author(s):  
M. Graba
Keyword(s):  
Numerical Analysis ◽  
Plane Strain ◽  
Crack Tip ◽  
Strain Hardening Exponent ◽  
Single Edge ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
New Formula ◽  
Crack Tip Opening ◽  
The Relationship

Abstract This paper presents a numerical analysis of the relationship between in-plane constraints and the crack tip opening displacement (CTOD) for single-edge notched bend (SEN(B)) specimens under predominantly plane strain conditions. It provides details of the numerical model and discusses the influence of external load and in-plane constraints on the CTOD. The work also reviews methods for determining the CTOD. The new formula proposed in this paper can be used to estimate the value of the coefficient dn as a function of the relative crack length, the strain hardening exponent and the yield strength - dn(n, σ0/E, a/W), with these parameters affecting the level of in-plane constraints. Some of the numerical results were approximated using simple mathematical formulae.

Investigation of metal cored arc welded FCA (fatigue crack arrester) steel in terms of microstructure, toughness and tensile properties

2018 ◽  
Author(s):  
Εμμανουήλ-Μάριος Καζασίδης
Keyword(s):  
Fatigue Crack ◽  
Tensile Properties ◽  
Arc Welding ◽  
Crack Tip ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Crack Arrester ◽  
Crack Tip Opening ◽  
Welding Technique

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποσκοπεί στη μελέτη συγκολλήσεων ελασμάτων χάλυβα τύπου ΑΗ-40 FCA (Fatigue Crack Arrester), πάχους 13 mm, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν με τη μέθοδο τόξου κοίλου ηλεκτροδίου με πυρήνα μεταλλικής σκόνης (Μetal Cored Arc Welding technique-MCAW). Η συγκεκριμένη μέθοδος συγκόλλησης επιλέχθηκε επειδή συνίσταται σε αυτοματοποιημένες διαδικασίες συγκόλλησης και ιδιαίτερα με πολλαπλά περάσματα καθώς δεν απαιτεί ενδιάμεσο καθαρισμό σκωρίας (σε αντίθεση με την FCAW). Κατά συνέπεια, οι συγκολλήσεις πραγματοποιήθηκαν με χρήση ρομποτικού μηχανισμού προκειμένου να εξασφαλιστεί η επαναληψιμότητα και η ακρίβεια των πειραματικών δοκιμών.Η διαδικασία που ακολουθήθηκε για τη μελέτη των συγκολλήσεων του χάλυβα AH-40 FCA περιλαμβάνει την εκτέλεση προπαρασκευαστικών-διερευνητικών πειραμάτων, τη διαδικασία βελτιστοποίησης ως προς τη μικροδομή και των ιδιοτήτων ένταντι εφελκυστικής φόρτισης, τη μελέτη της δυσθραυστότητας καθώς και την κατασκευή αναλυτικού μοντέλου. Πιο συγκεκριμένα: Aρχικά καθορίστηκε το εύρος των συνθηκών συγκόλλησης. Η σχετική μελέτη πραγματοποιήθηκε μέσω της διεξαγωγής μεμονωμένων στρώσεων μετάλλου στην επιφάνεια των χαλύβδινων ελασμάτων. Τα πειραματικά αποτελέσματα σε συνδυασμό με τη βιβλιογραφική ανασκόπηση, καθόρισαν το εύρος των εντέλει χρησιμοποιηθησών ρυθμών εισαγωγής θερμότητας (0.5-2.5 kJ/mm με βήμα 0.5 kJ/mm). Στη συνέχεια, η βελτιστοποίηση της συγκόλλησης πραγματοποιήθηκε βάσει των αποτελεσμάτων του μικροδομικού χαρακτηρισμού και των δοκιμών εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης. Σε αυτό το στάδιο τα παρακάτω κριτήρια καθορίστηκαν ως κρίσιμα για την επίτευξη της βέλτιστης συγκολλητής δομής:- Έκταση θερμικά επηρεασμένης ζώνης (η ελαχιστοποίηση του πλάτους της είναι επιθυμητή). Χρήση στερεοσκοπίου.- Ομοιογένεια των μικροδομικών συστατικών μεταξύ της θερμικά επηρεασμένης ζώνης, της ζώνης τήξης και του μετάλλου βάσης (η μέγιστη ομοιογένεια είναι επιθυμητή). Χρήση οπτικής μικροσκοπίας, ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης.- Κατανομή μικροσκληρομετρήσεων (ομαλή κατανομή είναι επιθυμητή, πλησιέστερη στη τιμή αναφοράς, δηλαδή στη μικροσκληρότητα του μετάλλου βάσης). Χρήση της μεθόδου Vickers.- Όριο διαρροής της συγκόλλησης (επιθυμητή η μεγιστοποίηση του ορίου διαρροής). Δοκιμή εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης- Αντοχή σε εφελκυσμό (επιθυμητή η μεγιστοποίηση της αντοχής). Δοκιμή εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης.-Επιμήκυνση θραύσης ως δείκτης της ολκιμότητας (επιθυμητή η μεγιστοποίησης της επιμήκυνσης). Δοκιμή εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης. Έπειτα, η μελέτη επικεντρώθηκε στη διερεύνηση της βέλτιστης συγκόλλησης και πιο συγκεκριμένα στην περιοχή που παρουσιάζει τη μέγιστη υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων. Σε αυτήν πραγματοποιήθηκαν δοκιμές με χρήση προρωγματωμένων δοκιμίων για τη μέτρηση της δυσθραυστότητας με τις μεθόδους Charpy V-notch και CTOD (Crack tip opening displacement).Παράλληλα με την πειραματική διαδικασία πραγματοποιήθηκε η ανάπτυξη ενός αιτιοκρατικού αναλυτικού μοντέλου το οποίο χρησιμοποιεί ρητές-μαθηματικές εξισώσεις με διττό στόχο: την πρόβλεψη του εμβαδού της περιοχής ενίσχυσης ενός κορδονιού ευθείας ραφής, καθώς και του απαιτούμενου αριθμού κορδονιών σε μία συγκόλληση με πολλαπλά περάσματα. Η αξιοπιστία των προβλεπόμενων αποτελεσμάτων και η επαναληψιμότητα του μοντέλου επιβεβαιώθηκαν πειραματικά.

Plastic relaxation at a crack tip by asymmetric slip

1988 ◽  
Vol 418 (1854) ◽  
pp. 261-280 ◽  
Keyword(s):  
Slip Band ◽  
Crack Opening ◽  
Crack Tip ◽  
Friction Stress ◽  
Small Scale ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Sharp Crack ◽  
Scale Yielding ◽  
Crack Tip Opening

Relaxation at a sharp crack tip by a single slip band is considered. It is shown that for mixed-mode loading of a plane crack in an isotropic medium there is a unique angle between the slip band and the crack for which the energy release rate (or stress intensity factor) of the crack can be reduced to zero. For such a slip-band calculations are made of the slipband length and the crack-opening displacement as a function of the loading, crack length and friction stress acting on dislocations in the slip band. For small-scale yielding, a simple model is discussed that gives a good approximation to the crack-tip opening displacement and slip-band angle.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document