Energy considerations in fatigue crack propagation

The concept of Griffith fracture theory was extended to fatigue crack propagation problems by defining the Gibbs free energy of solids under cyclic loading.As a result, the rate of fatigue crack propagation, dc/dN, was obtained as % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbqfgBHr% xAU9gimLMBVrxEWvgarmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCG4uz3bqefqvA% Tv2CG4uz3bIuV1wyUbqee0evGueE0jxyaibaieYlf9irVeeu0dXdh9% vqqj-hEeeu0xXdbba9frFf0-OqFfea0dXdd9vqaq-JfrVkFHe9pgea% 0dXdar-Jb9hs0dXdbPYxe9vr0-vr0-vqpWqaaeaabiGaciaacaqabe% aadaabauaaaOqaamaalaaabaGaciizaiaadogaaeaaciGGKbGaamOt% aaaacqGH9aqpcaGGOaGaaGOmaiaac6cacaaIZaGaciiEaiaaigdaca% aIWaWaaWbaaSqabeaacaGGTaGaaGOmaaaakiaacMcadaWcaaqaaiab% eQ7aRjaacIcacqGHuoarcaWGlbGaaiykamaaCaaaleqabaGaaGinaa% aaaOqaaiabeY7aTjabeo8aZnaaCaaaleqabaGaaGOmaaaaiqGakiaa% -vfaaaaaaa!547A![frac{{operatorname{d} c}}{{operatorname{d} N}} = (2.3operatorname{x} 10^{ - 2} )frac{{kappa (Delta K)^4 }}{{mu sigma ^2 U}}] where is a proportionality constant (01), K is the stress intensity amplitude, is the shear modulus, is an appropriate strength parameter for fatigue failure of the alloy and U is the energy to make a unit fatigue surface.

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Résumé Le concept de la théorie de rupture de Griffith a été étendu aux problèmes de propagation des fissures de fatigue en définissant l'énergie libre de Gibbs pour les solides soumis à sollicitations cyclique.Le résultat de cette approche est la détermination de la vitesse de propagation d'une fissure de fatigue dc/dN par la formule suivante: % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbqfgBHr% xAU9gimLMBVrxEWvgarmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCG4uz3bqefqvA% Tv2CG4uz3bIuV1wyUbqee0evGueE0jxyaibaieYlf9irVeeu0dXdh9% vqqj-hEeeu0xXdbba9frFf0-OqFfea0dXdd9vqaq-JfrVkFHe9pgea% 0dXdar-Jb9hs0dXdbPYxe9vr0-vr0-vqpWqaaeaabiGaciaacaqabe% aadaabauaaaOqaamaalaaabaGaciizaiaadogaaeaaciGGKbGaamOt% aaaacqGH9aqpcaGGOaGaaGOmaiaac6cacaaIZaGaciiEaiaaigdaca% aIWaWaaWbaaSqabeaacaGGTaGaaGOmaaaakiaacMcadaWcaaqaaiab% eQ7aRjaacIcacqGHuoarcaWGlbGaaiykamaaCaaaleqabaGaaGinaa% aaaOqaaiabeY7aTjabeo8aZnaaCaaaleqabaGaaGOmaaaaiqGakiaa% -vfaaaaaaa!547A![frac{{operatorname{d} c}}{{operatorname{d} N}} = (2.3operatorname{x} 10^{ - 2} )frac{{kappa (Delta K)^4 }}{{mu sigma ^2 U}}] où est une constante de proportionnalité, K est l'amplitude de l'intensité de contrainte, est le module de cisaillement, est un paramètre de résistance approprié à la rupture par fatigue de l'alliage considéré, et U est l'énergie nécessaire à la création d'une surface de fatigue unitaire.

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This research was supported by the Air Force Office of Scientific Research, Grant No. AF-AFOSR-76-2892A, and partially supported under the NSF-MRL program through the Materials Research Center of Northwestern University (Grant DMR 76-80847).