ISSN:
1573-2673
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Résumé En se basant sur l'intégrale J, on propose une explication théoríque au phénomène de précontrainte à chaud. Par rapport à la définition usuellement appliquée pour l'intégrale J dans les calculs par éléments finis, où l'on recourt aux déformations et distorsions totales, on ne considère ici que les déformations et les distorsions élastiques sous l'intégrale. La signification physique de cette définition de J telle qu'utilisée ici est qu'elle représente l'effort dans des singularités (par exemple, dislocations) situées dans le contour d'intégration. Dès lors, elle est dépendante du chemin parcouru lorsque ce contour traverse la zône de déformation plastique. Après déformation plastique à chaud, certaines régions contiennent des déformations plastiques résiduelles où les dislocations sont immobiles en raison du changement de limite d'étirage qui résulte de l'abaissement de la température dans la structure fissurée. Une nouvelle zône plastique où les dislocations sont mobiles se forme lorsqu'on remet en charge à basse température. On suppose que la rupture se produit lorsque l'effort sur ces dislocations mobiles atteint une valeur critique J Ic. Dès lors, le contour utilisé pour évaluer J doit être choisi de manière à n'inclure que cette région de déformation plastique. Les concepts et la théorie cités sont vérifiés expérimentalement en procédant à une analyse de données de rupture de panneaux fissurés en leur centre et soumis à une gamme de sollicitations par préchauffage avant d'être rompus à la température de l'azote liquide. Des résultats convaincants ont également été obtenus en analysant d'autres données expérimentales de précontrainte par réchauffement publiées dans la littérature. On montre que la définition de J par éléments finis ne peut expliquer ces résultats. On conclut que la définition de J utilisée ici permet d'étendre les possibilités d'appliquer J à l'étude de cas comportant des séquences de mise en charge complexes, qui peuvent inclure une phase de déchargement avant la rupture ainsi que des changements de la limite d'étirage associés à la température ou à des effects d'irradiation.
Notes:
Abstract A theoretical explanation of warm prestressing (WPS) is proposed based on the J-integral. This is defined so that only elastic strains and distortions are included in the integrand compared with the definition of J common in finite element computation where total strains and distortions are used. The physical meaning of J as used here is that it represents the force on singularities (e.g., dislocations) enclosed by the contour of integration. Therefore, it is path dependent if the contour cuts through the plastic zone. After WPS there are regions of residual plastic strain, where dislocations are immobile, due to the change in yield stress resulting from the lowering in temperature of the cracked structure. A new plastic zone, where dislocations are mobile, forms on reloading at low temperature. It is postulated that failure occurs when the force on these mobile dislocations attains a critical value, J 1c. Hence the contour used to evaluate J should be chosen to include only this plastic region. The concepts and theory are experimentally validated by successfully analysis fracture data from centre cracked panels which were subjected to a range of WPS loads before being fractured at liquid nitrogen temperatures. Similar successes were also obtained on analysing other published experimental WPS data. It is shown that the finite element definition of J cannot explain these results. It is concluded that the definition of J used here extends the applicability of J to cases involving complicated loading histories which may include unloading prior to failure as well as changes in yield stress due to temperature or irradiation effects.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF00043121
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