Popis šíření krátkých únavových trhlin v režimu nízkocyklové únavy

Description of short fatigue crack propagation under low cycle fatigue regime

článek v časopise ve Web of Science, Jimp

en

Measurement of the short fatigue crack propagation can come across a lot of difficulties from the experimental point of view and interpretation of the results is also sometimes controversial. For simplicity, usual description of the short cracks is based on linear elastic fracture mechanics (using the concept of stress intensity factor). In this case, significant differences between short cracks and long cracks are usually presented. Most of the discrepancies are simply given by non-validity of the linear elastic fracture mechanics approach. In our case of physically short fatigue cracks the level of applied stress is close to cyclic yield stress of the material and, due to large amount of plasticity, conditions of linear elastic fracture mechanics are not satisfied. As a consequence, non-linear elastic plastic fracture mechanics is used for description of the short crack behavior in this article. Concept based on plastic part of J-integral is proposed for the description of the short crack behavior and data obtained for different strain amplitudes are compared. This concept is validated on experimental data obtained on steel 316L.

Měření šíření krátkých únavových trhlin může narazit na mnoho obtíží z experimentálního hlediska a interpretace výsledků je také někdy kontroverzní. Pro jednoduchost je obvyklý popis krátké trhliny založen na lineární elastické lomové mechanice (pomocí faktoru intenzity napětí). V tomto případě jsou obvykle prezentovány významné rozdíly mezi krátkými a dlouhými trhlinami. Většina nesrovnalostí je však zpravidla dána neplatnosti předpokladů lineární elastické lomové mechaniky v případě krátkých trhlin. V našem případě fyzicky krátkých únavových trhlin se použité zatížení blíží cyklciké mezi kluzu materiálu a kvůli výrazné plastické deformaci nejsou splněny podmínky lineární elastické lomové mechaniky. Proto je v tomto příspěvku k popisu chování krátkých trhlin použito elasto-plastické lomové mechaniky. Je navržen koncept pro popis chování krátkých trhlin založený na použití plastické části J-integrálu a jsou porovnána data obdržená pro různé hodnoty amplitudy přetvoření. Tento koncept je ověřen na experimentálních datech získaných na oceli 316L.

Measurement of the short fatigue crack propagation can come across a lot of difficulties from the experimental point of view and interpretation of the results is also sometimes controversial. For simplicity, usual description of the short cracks is based on linear elastic fracture mechanics (using the concept of stress intensity factor). In this case, significant differences between short cracks and long cracks are usually presented. Most of the discrepancies are simply given by non-validity of the linear elastic fracture mechanics approach. In our case of physically short fatigue cracks the level of applied stress is close to cyclic yield stress of the material and, due to large amount of plasticity, conditions of linear elastic fracture mechanics are not satisfied. As a consequence, non-linear elastic plastic fracture mechanics is used for description of the short crack behavior in this article. Concept based on plastic part of J-integral is proposed for the description of the short crack behavior and data obtained for different strain amplitudes are compared. This concept is validated on experimental data obtained on steel 316L.

short fatigue cracks; low cycle fatigue; plastic part of J-integral; numerical modelling

30.06.2016

Elsevier

Catania, Italy

2452-3216

2

1

3010–3017

8