Statistický přístup ke stínicím efektům, indukovaným drsností

Statistical Approach to Roughness-Induced Shielding Effects

journal article - other

en

A new theoretical concept is introduced to describe the roughness-induced shielding effects in metallic materials. This approach is based on the statistics of the local ratio between the characteristic microstuctural distance and the plastic zone size. A general equation involving both the crack branching and the crack closure phenomena is derived in the frame of linear elastic fracture mechanics under the assumption of remote mode I loading. It enablesthe determination of the intrinsic valuesof both the fracture toughness and the fatigue crack growth threshold. Moreover, the roughness-induced component can be separated from other closure components, such as the plasticity or oxide-induced closure. In order to estimate the total roughness-induced shileding effect only standard materials data such as the yield stress, the mean grain size, the surface roughness and the fracture mode are necessary. Examples of applications concerning static fracture and fatigue are presented for selected metallic materials.

Článek představuje nový teoretický koncept popisu drsnostně indukovaných stínicích efektů v kovových materiálech. Tento přístup je založen na statistice lokálního poměru mezi charakteristikami mikrostukturní vzdálenosti k velikosti plastické zóny. Obecná rovnice popisující jak vyhnutí tak zavírání trhliny je odvozena v mezích lineární lomové mechaniky za předpokladu zatížení vzdáleným módem I. To umožňuje určit intrinsitní hodnoty lomové houževnatosti i prahové hodnoty růstu únavových trhlin. Kromě toho tak může být část drsnostně indukovaná oddělena od ostatních částí, jako jsou plasticky nebo oxiddačně indukované zavírání. Pro určení celkového drsnostně indukovaného stínicího efektu jsou nutné jen standardní materiálové údaje, jako mez kluzu, střední velikost zrna, povrchová drsnost a lomový mód. Pro vybrané kovové materiály jsou uvedeny příklady, týkající se statického lomu i únavy.

A new theoretical concept is introduced to describe the roughness-induced shielding effects in metallic materials. This approach is based on the statistics of the local ratio between the characteristic microstuctural distance and the plastic zone size. A general equation involving both the crack branching and the crack closure phenomena is derived in the frame of linear elastic fracture mechanics under the assumption of remote mode I loading. It enablesthe determination of the intrinsic valuesof both the fracture toughness and the fatigue crack growth threshold. Moreover, the roughness-induced component can be separated from other closure components, such as the plasticity or oxide-induced closure. In order to estimate the total roughness-induced shileding effect only standard materials data such as the yield stress, the mean grain size, the surface roughness and the fracture mode are necessary. Examples of applications concerning static fracture and fatigue are presented for selected metallic materials.

vyhnutí trhliny; zavírání trhliny; drsnostně indukované stínění; velikostní poměr; statistický přístup

crack branching; crack closure; roughness-induced shielding; size ratio; statistical approach

2004

01.03.2004

'Neuveden'

'Neuveden'

8756-758X

Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures

27

2

'Neuveden'

17