Iniciace trhliny z vrcholu ostrého V-vrubu pro vzorky zatížené ohybem

Crack initiation from sharp V-notch tip in the case of out of plane bended specimen

abstrakt

en

The contribution is focused on the estimation of the critical stress values for crack initiation from sharp V-notch tips in the case of out of plane bended specimens. The V-notch generally represents a singular stress concentrator with stress singularity exponent different from 0.5. The generalized form of the classical approach of the linear elastic fracture mechanics has to be used. The critical stress values are determined on the base of stability criterion derived from the strain energy density factor. Analytical solution of the stress singularity exponent depends only on the value of the V-notch opening angle. In the case of out of plane bending it is also influenced by free surface. Therefore it has to be estimated numerically from stress distribution around the V-notch tip in studies case. The critical stress values are estimated using finite element method and these data are compared with experiments taken from literature.

Příspěvek je zaměřen na odhad kritické hodnoty aplikovaného napětí pro iniciaci trhliny ve vrcholu ostrého V-vrubu u vzorků zatížených ohybem. Obecně V-vrub představuje sigulární koncentrátor napětí s exponentem singularity napětí odlišným od 0,5. Z tohoto důvodu byl použit zobecněný přístup lineárně elastické lomové mechaniky. Pro výpočet hodnot kritických aplikovaných napětí bylo použito kritérium stability odvozené z faktoru hustoty deformační energie. Analytické řešení exponentu singularity napětí je závislé pouze na úhlu rozevření V-vrubu a je odvozeno pro 2D řešení za podmínky rovinné deformace. V případě rovinné napjatosti, rohových singularit nebo vlivu volného povrchu musí být vypočten numericky z rozložení pole napětí v okolí vrcholu V-vrubu. Za použití metody konečných prvků byly získány výsledné hodnoty kritických aplikovaných napětí, které byly porovnány s experimentálními daty získanými z literatury.

The contribution is focused on the estimation of the critical stress values for crack initiation from sharp V-notch tips in the case of out of plane bended specimens. The V-notch generally represents a singular stress concentrator with stress singularity exponent different from 0.5. The generalized form of the classical approach of the linear elastic fracture mechanics has to be used. The critical stress values are determined on the base of stability criterion derived from the strain energy density factor. Analytical solution of the stress singularity exponent depends only on the value of the V-notch opening angle. In the case of out of plane bending it is also influenced by free surface. Therefore it has to be estimated numerically from stress distribution around the V-notch tip in studies case. The critical stress values are estimated using finite element method and these data are compared with experiments taken from literature.

Linear elastic fracture mechanics, stability criterion, generalizes stress intensity factor, stress singularity exponent.

03.11.2014

Katedra mechaniky Fakulty aplikovaných věd Západočeské univerzity v Plzni

Plzeň

1–2

2