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 On procède à une extension du modèle de Dugdale-Barenblatt afin de leur faire couvrir l'influence de l'écrouissage sur le développement d'enclaves plastiques aux extrémités d'une fissure dans une tôle sujette à traction à l'infini. Alors que, dans le modèle de Dugdale-Barenblatt, la distribution des contraintes internes à la zone plastique en amont de la fissure est considérée comme constante et égale à la limite d'écoulement, dans sa version modifiée, on considère que cette distribution est variable entre une valeur minimum égale à la limite d'élasticité, σ0, et une valeur maximum, σmax, qui dépend du niveau de mise en charge et du taux d'érouissage du matériau. On a considéré six configurations différentes pour la distribution des contraintes dans l'enclave plastique, avec diverses valeurs du rapport σmax/σ0. Pour chaque configuration, et pour divers niveaux de mise en charge, la forme de la caustique correspondant à la singularité au voisinage de la pointe de la fissure a été calculée en adaptant de manière appropirée la théorie de Dugdale à chacune des six configurations. La caustique a par ailleurs été établie expérimentalement par des réflexions de rayons lumineux parallèles et cohérents au voisinage de la pointe de la fissure. Trois types d'aciers différents ont été examinés, avec leurs relations contrainte-déformation distinctes, et différents taux d'écrouissage. En comparant les formes des caustiques obtenues par voie théorique et par voie expérimentale pour les mêmes niveaux de mise en charge, il a été possible d'adapter le modèle de D-B à chaque cas de matériau envisagé, en vue de faire ressortir l'influence de l'écrouissage sur le mode de rupture de chaque matériau, et d'indiquer le profil de distribution des contraintes le plus probable dans la zone plastique, lorsque la charge augmente et que des déformations plastiques supplémentaires sont constatées dans l'éprouvette. Les résultats se révèlent intéressants pour établir l'influence de l'écrouissage sur le mode des ruptures des métaux.
Abstract:
Zusammenfassung Das Dugdale-Barenblattmodell wird erweitert um den Einfluß des Verformungshärtens an der plastischen Einschließung, die sich an den Spitzen eines Risses einer im Unendlichen gespannten Platte bildet, einzuschließen. Während im DB-Modell die Verteilung der inneren Spannungen längs der dem Riß vorausgehenden plastischen Zone als unveränderlich und gleich der Fließgrenze angenommen wurden, so wird in dem umgebauten Modell these Verteilung als veränderlich angenommen mit der Fließgrenze als Mindestwert (σ0) und mit einem Wert (σ0) als Höchstwert der vom Belastungsstadium and vom Prozentsatz des Verformungshärtens des Materials abhängt. Sechs verschiedene Gestaltungen der Spannungsverteilungin der plastischen Einschließung wurden untersucht mit verschiedenen Werten des Verhähltnisses σmax/σ0. Für jede Spannungsgestaltung und für verschiedene Belastungsstadien wird die Form der einzelnen Kaustiken die den Singularitäten, die sich an der plastischen Zone nahe der Rißspitze bilden, entsprechen, gerechnet indem man die Dugdalestheorie an jede der sechs Gestaltungen in der plastischen Einschließung anpaßt. Die Kaustik wurde durch Reflexionen eines paralellen koherenten Lichtstrahles in der Nähe der Rißspitze gebildet. Drei verschiedene Stähle wurden untersucht mit verschiedenen Spannungsdehnungskurven und mit verschiedenen Prozentsätzen von Verformungshärtung. Dutch Entgegenstellung der Formen der theoretisch abgeleiteten Kaustiken durch Untersuchung jeder der Spannungsgestaltungen des angepaßten DB-Models mit den Formen der experimentellen Kaustiken für die entsprechende Belastungsstadien wurde es möglich das DB-Modell zu jede Art Material so anzupaßen um den Einfluß des Verformungshärten aus die Bruchgestaltung des Materials auszuschließen und um es zu ermöglichen die wahrscheinlichste Spannungsverteilung in der plastischen Zone aufzustellen wenn die Belastung ansteigt und sich neue plastische Verformungen in der Probe bilden. Interessante Angaben über den Einfluß des Verformungshärtens auf die Bruchgestaltung des Metalls wurden ermittelt.
Notes:
Abstract The Dugdale-Barenblatt model is extended to encompass the influence of strain hardening on the plastic enclaves developed at the tips of a crack in a plate subjected to tension at infinity. While in the DB-model the distribution of internal stresses along the plastic zone in the extension of the crack length was taken constant and equal to the yield stress, in the modified version of this model this distribution is taken variable with a minimum value the yield stress (σ0) and a maximum value (σmax depending on the loading step and the amount of strain-hardening of the material. Six different configurations of stress distribution in the plastic enclaves were considered with various values of the ratio σmax/σ0. For each stress configuration and for various loading steps the shape of the respective caustic corresponding to the singularity created at the plastic zone near the crack tip was computed by modifying appropriately Dugdale's theory to each of the six configurations in the plastic enclave. The caustic was formed by reflections of a parallel coherent light beam at the vicinity of the crack-tip. Three different types of steel were examined with different stress-strain relations and different amounts of strain-hardening. By comparing the shapes of the theoretically derived caustics by using each of the stress configurations of the modified DB-model with the shapes of the experimentally obtained caustics for the corresponding loading step it was possible to adapt the DB-model to each case of material, to disclose the influence of strain-hardening on the fracture mode of the material and to indicate the most probable profile of stress distribution in the plastic zone as the loading is increased and further plastic deformation is established in the specimen. Interesting results have been revealed on the influence of strain hardening in the fracture mode of metals.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF00155258
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