Fatigue crack propagation from small holes in linear arrays

The propagation of fatigue cracks emanating from linear arrays of circular holes has been analytically investigated. An approximate fracture mechanics analysis is developed for plates containing cracked holes in rows which are either normal to or parallel to a uniaxial tensile load and the crack growth law % MathType!MTEF!2!1!+- % feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGak0dh9WrFfpC0xh9vqqj-hEeeu0xXdbba9frFj0-OqFf % ea0dXdd9vqaq-JfrVkFHe9pgea0dXdar-Jb9hs0dXdbPYxe9vr0-vr % 0-vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaiaadsgaieGaca % WFHbacbaGaa43laiaa+rgacaWFUbGaa8xpaiaa-feacaGFOaGaeuiL % dqKaa83saiaa+LcadaahaaWcbeqaaiaa-jeaaaaaaa!41B0! [ da/dn = A(Delta K)^B ] is integrated over the K field of each array from a crack nucleus size to the critical crack length. Propagation lifetimes thus obtained are found to decrease with decreasing hole spacing for collinear arrays normal to the loading axis but to increase with decreasing spacing for holes aligned parallel to the stress axis. In addition, the absolute hole size, applied stress range, and the materials crack growth law are shown to affect the lifetimes of the various arrays.

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Zusammenfassung Es wird eine analytische Studie vorgelegt über die Fortpflanzung von Alterungsrissen, welche aus einer Anordnung von Rundlöchern herstammen. Für Platten mit gerissenen Löchern, welche in zu einer uniaxialen Spannung senkrecht oder parallel liegenden Reihen angeordnet sind, wurde eine auf die Bruchmechanik aufbauende angenäherte Analyse entwickelt. Das Gesetz der Rißfortpflanzung % MathType!MTEF!2!1!+- % feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGak0dh9WrFfpC0xh9vqqj-hEeeu0xXdbba9frFj0-OqFf % ea0dXdd9vqaq-JfrVkFHe9pgea0dXdar-Jb9hs0dXdbPYxe9vr0-vr % 0-vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaiaadsgaieGaca % WFHbacbaGaa43laiaa+rgacaWFUbGaa8xpaiaa-feacaGFOaGaeuiL % dqKaa83saiaa+LcadaahaaWcbeqaaiaa-jeaaaaaaa!41B0! [ da/dn = A(Delta K)^B ]wurde :uber die Kennzahl K der verschiedenen Arten von Anordnungen integriert und dies im Bereich von den Anfangsabmessungen des Risses bis zur kritischen L:ange.Die sich aus dieser Berechnung ergebende Lebensdauern bei Rißfortpflanzung zeigen eine Verminderung für senkrecht zur Beanspruchungsaxe liegende kolineare Anordnung wenn man den Lochabstand verkleinert.Außerdem wird gezeigt, daß die für verschiedene Anordnungen ermittelte Lebensdauer von der absoluten Abmessung der Löcher, der Amplitude der angelegten Spannungen und dem dem Werkstoff eigenen Rißfortpflanzungsgesetz beeinflußt wird.

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Résumé On a étudié de manière analytique la propagation des fissures de fatigue provenant d'arrangements de trous circulaires. Pour des plaques comportant des trous fissurés en rangées orientées normalement ou parallèlement à une tension uniaxiale, on a développé une analyse approximative basée sur la mécanique de la rupture; la loi de propagation des fissures % MathType!MTEF!2!1!+- % feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGak0dh9WrFfpC0xh9vqqj-hEeeu0xXdbba9frFj0-OqFf % ea0dXdd9vqaq-JfrVkFHe9pgea0dXdar-Jb9hs0dXdbPYxe9vr0-vr % 0-vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaiaadsgaieGaca % WFHbacbaGaa43laiaa+rgacaWFUbGaa8xpaiaa-feacaGFOaGaeuiL % dqKaa83saiaa+LcadaahaaWcbeqaaiaa-jeaaaaaaa!41B0! [ da/dn = A(Delta K)^B ] a 'et'e int'egr'ee sur la caract'eristique K de chaque type d'arrangements, entre la dimension de la fissure initiale et longueur critique.Les durées de vie en propagation déduite de cette opération font état d'une réduction lorsque diminue la distance entre trous pour des arrangements colinéaires normaux par rapport à l'axe de sollicitation.En outre, on montre que la durée de vie correspondant à divers arrangements de trous est affectée par la dimension absolue des trous, l'amplitude des contraintes appliquées, et la loi de propagation des fissures propre au matériau.