Abstract: | The report attempts a broad review of the problem of size effect or scaling of failure, which has recently come to the forefront
of attention because of its importance for concrete and geotechnical engineering, geomechanics, arctic ice engineering, as
well as in designing large load-bearing parts made of advanced ceramics and composites,e.g. for aircraft or ships. First the main results of Weibull statistical theory of random strength are briefly summarized and
its applicability and limitations described. In this theory as well as plasticity, elasticity with a strength limit, and linear
elastic fracture mechanics (LEFM), the size effect is a simple power law because no characteristic size or length is present.
Attention is then focused on the deterministic size effect in quasibrittle materials which, because of the existence of a
non-negligible material length characterizing the size of the fracture process zone, represents the bridging between the simple
power-law size effects of plasticity and of LEFM. The energetic theory of quasibrittle size effect in the bridging region
is explained and then a host of recent refinements, extensions and ramifications are discussed. Comments on other types of
size effect, including that which might be associated with the fractal geometry of fracture, are also made. The historical
development of the size effect theories is outlined and the recent trends of research are emphasized.
Résumé Ce rapport tente de passer en revue le problème de l'effet de taille ou d'échelle sur la rupture, qui est récemment devenu
un point focal d'attention à cause de son importance pour les structures en béton, la géotechnique, la géoméchanique, l'étude
des glaces arctiques ainsi que dans la conception de grandes pièces structurelles en céramiques ou composites modernes, pour
l'industrie navale ou aéronautique par exemple. Tout d'abord, les résultats principaux de la théorie statistique de résistance
aléatoire de Weibull, son domaine d'application et ses limitations sont décrits. Dans cette théorie, ainsi qu'en plasticité,
élasticité avec une résistance limite et mécanique de la rupture linéaire élastique, l'effet de taille s'exprime seulement
par une loi puissance puisqu'aucune longueur ou taille caractéristique n'est présente. L'attention se tourne ensuite sur l'effet
de taille déterministe dans les matériaux quasi-fragiles qui, à cause de l'existence d'une longueur matérielle non-négligeable
caractérisant la taille de la zone de rupture, représente le lien entre les simples lois puissance de la plasticité et de
la mécanique de la rupture linéaire. On explique la théorie énergétique des effets de taille quasi-fragiles dans la région
de transition. On discute ensuite une multitude de raffinement récents, extensions et ramifications. On fait également des
commentaires sur d'autres types d'effets de taille, y compris ceux qui pourraient être associés avec la géométrie fractale
des fissures. L'histoire du développement des théories de l'effet de taille est résumée et les tendances récentes de la recherche
sont mises en relief.
TC Membership—Chairman: Z.P. Bažant, USA;Secretary: R. Gettu, Spain;Report editor: M. Jirásek, Switzerland;Members: B.I.G. Barr, UK; I. Carol, Spain; A. Carpinteri, Italy; M. Elices, Spain; C. Huet, Switzerland; H. Mihashi, Japan; K.M.
Nemati, USA; J. Planas, Spain; F.-J. Ulm, USA; J.G.M. van Mier, Switzerland; M.R.A. van Vliet, The Netherlands.
Significant portions of this article are reprinted from 1] with the kind permission of the Editor of the Archives of Applied
Mechanics and of Springer Verlag. |