Interaction of cracks with other cracks or boundaries

Abstract

Thin strips made of plexiglas and containing either two symmetric and collinear edge cracks or an edge crack close to a boundary were subjected to tension. If these strips were viewed in a coherent monochromatic light beam emitted from a He-Ne gas laser, the light reflected from the back surface of the strip deviated because of the highly strained zone surrounding the crack-tip and formed a caustic. It was previously shown [7] that the caustic is a circle, the diameter of which is directly related. to the stress intensity factor. The interaction between either symmetric cracks or a single crack and a boundary was studied by measuring the diameter and the distortion of the shape of the highly strained zones around the crack tips. A series of ratios of crack length to the minimum width of the strips were studied and the critical loads for initial of rapid fracture were determined and compared for either case.

Résumé

Des bandes minces de plexiglas comportant soit deux fissures latérales colinéaires et symétriques, soit une fissure latérale profonde ont été soumises à traction et examinées sous une lumiere cohérentes monochromatique émise par une source laser au He-Ne. Sous l'effet des fortes déformations à l'extrémité des fissures, la lumière réfléchie par la face postérieure de la bande subit une distorsion en forme de caustique. Des travaux antérieurs ont démontré que cette caustique était un cercle dont le diamètre est une fonction directe du facteur d'intensité des contraintes.

L'interaction entre deux fissures symétriques, ou entre une fissure simple et un bord libre, a été étudiée en mesurant le diametre de la caustique et la distorsion de forme des zones à fortes deformations au voisinage des extrémités de fissure. On a analysé une série de cas correspondant à des rapports différents de longueurs de fissure sur largeurs minimum des bandes; on a pu ainsi déterminer les charges critiques correspondant A l'amorçage d'une rupture instable, et comparer entre eux les deux types de fissuration considérés.

Zusammenfassung

Dünne Plexiglasbänder, mit entweder zwei symetrischen kolinearen Randrissen oder mit einem einzelnen tiefen Randriß, wurden Zugspannungen unterworfen. Wurden these Bänder in kohärentem monochromatischem Licht eines He-Ne-Gaslasers gesichtet, so wurde das von der Bandrückseite reflektierte Licht durch den stark verformten Bereich in der Umgebung der Rißspitze abgeleitet and bildete eine Brennlinie. In früheren Arbeiten (7) wurde gezeigt, daß die Brennlinie ein Kreis ist, dessen Durchmesser mit dem Spannungsintensitätsfaktor in direktem Zusammenhang steht.

Die Wechselwirkung zwischen zwei symetrischen Rissen oder zwischen einem Einzelriß and einem freien Rand, wurden an Hand von Messungen des Brennliniendurchmessers and der Verzerrung seiner Form für grosse Verformungen im Bereiche der Rißspitze untersucht.

Es wurden eine Reihe von Fällen, entsprechend verschiedenen Verhältnissen von Rißlänge zu Bandbreite geprüft und die kritischen Beanspruchungen für das Auftreten eines unstabilen Bruches bestimmt und jeweils für beide Fälle miteinander verglichen.