Crack Tip Plasticity By Classic Dislocation Dynamics

2008 ◽  
Vol 33-37 ◽  
pp. 97-102
Author(s):  
Hiroomi Homma ◽  
Huu Nhan Tran
Keyword(s):  
Short Pulse ◽  
Crack Tip ◽  
Plastic Zone Size ◽  
Dislocation Dynamics ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Discrete Dislocation Dynamics ◽  
Discrete Dislocation ◽  
Crack Tip Plasticity ◽  
Crack Tip Opening

Under very short pulse loads in range from 25 to 100 μs, crack tip plasticity a head of the crack tip in the mode I condition was investigated by discrete dislocation dynamics. The obtained dislocation array parameters such as the number of dislocations, dislocation distribution density, crack tip opening displacement and plastic zone size increase with the magnitude of stress intensity factor, KI and pulse durations. The numerical results were well compared with the experimental ones.

The interaction problem of two Zener–Stroh cracks with a nearby inhomogeneity

2017 ◽  
Vol 24 (3) ◽  
pp. 542-558
Author(s):  
M Fan ◽  
ZM Xiao ◽  
YM Zhang
Keyword(s):  
Plastic Zone ◽  
Influence Factors ◽  
Crack Tip ◽  
Singular Integral Equations ◽  
Plastic Zone Size ◽  
Circular Inclusion ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Crack Tips ◽  
Crack Tip Opening

In this paper, the interaction among two Zener–Stroh cracks (with plastic zone correction) and a nearby circular inclusion are investigated. To evaluate the plastic zone sizes at crack tips in the current physical problem is a great challenge. As the first attempt to explore the multiple defects’ interaction effect on the yielding behavior of a crack, we focused on the analysis of one target crack, while the other crack and the circular inhomogeneity are treated as influence factors. With the help of coordinate transformation and superposition procedure, the formulated singular integral equations can be solved numerically. The influence of material properties, crack–crack positions and other parameters, such as crack length and Burgers vector of the Zener–Stroh crack, on the target crack tip stress intensity factor, plastic zone size and crack tip opening displacement are examined. It is found that the effects of the aforesaid parameters on the cracks are all inter-related and dependent on each other. This observation reveals the complexity of fracture analysis and the necessity to have a deep research on interacting defects in composite materials.

Fracture of WC-Co alloys: an example of spatially constrained crack tip opening displacement

1977 ◽  
Vol 356 (1687) ◽  
pp. 483-508 ◽  
Keyword(s):  
First Principles ◽  
Crack Tip ◽  
Mean Free Path ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Plastic Yield ◽  
Crack Tip Plasticity ◽  
Crack Tip Opening ◽  
First Time ◽  
Co Alloys

This paper attempts, both experimentally and theoretically, to account quantitatively for the propagation of cracks in WC-Co alloys. Evidence is presented which shows that cracks propagate through the ductile Co phase. It is further shown that the square of the quasi static stress intensity factor ( K IC ) of a slowly propagating crack is linearly related to the Co mean free path. On the assumption that crack tip plasticity cannot extend beyond a single interlayer of Co it is found that the yield stress must be close to twice the theoretical shear stress of Co. Thus, for a particulate composition which consists of grains sufficiently resistant to cleavage and plastic yield, and is bonded by a matrix which is ductile and not susceptible to cleavage, K IC can be calculated. It therefore appears possible, for the first time, to predict accurately from first principles, the fracture toughness of a real elastic-plastic body.

The Interaction Problem Between a Crack and a Wedge Disclination Dipole With Irwin Plastic Zone Correction

2019 ◽  
Author(s):  
Meigen Cao ◽  
Mu Fan ◽  
Hequn Min
Keyword(s):  
Plastic Zone ◽  
Crack Tip ◽  
Plastic Zone Size ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Crack Tip Field ◽  
Disclination Dipole ◽  
Wedge Disclination ◽  
Crack Tip Opening ◽  
Interaction Problem

Abstract In this work, the multiple defects interaction problem is studied. A crack located near an inclusion is influenced by a wedge disclination dipole. Stress field induced by the disclination affects the crack tip field and yield behavior of the crack. With varying the wedge disclination dipole properties, including strength, position to the crack tip, arm length, etc., the plastic zone size (PZS), the crack tip opening displacement (CTOD) and the stress intensity factor (SIF) are estimated with the generalized Irwin model. Numerical results showed that the wedge disclination dipole arm length and strength can significantly increase or decrease the values of the CTOD and PZS, depending the disclination dipole positions. The maximum values of the CTOD and the PZS were explored with the change of disclination position.

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.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document