Design using elastic-plastic fracture mechanics

Current usage of COD and proposed usage of J in the design of structures experiencing significant plasticity are examined in the light of data from test piece geometries in which uncontained yielding occurs ahead of the crack tip, at general yield. This behaviour is contrasted with several 2D structural models of cracks at holes in plates or in thick walled cylinders. In the structural situations, plasticity ahead of the crack is normally contained by an outer elastic field and in these circumstances estimates of J based on LEFM with plastic zone correction are adequate. Only when plasticity ahead of the crack is uncontained, as for buried or part through cracks with shallow remaining ligaments, is a plasticity estimate of J necessary.

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Résumé En se basant sur des données résultant de géométries de pièces d'essai pour lesquelles se produit un écoulement plastique non contrôlé en avant de l'extrémité d'une fissure lors du passage de la déformation plastique généralisée, on examine l'utilisation courante qui est faite du COD et l'utilisation que l'on se propose de faire de l'intégrale J dans la conception des structures où se produit une déformation plastique significative. Ce comportement est mis en contraste avec différents modèles structurels de fissure à deux dimensions se produisant au bord de trous dans des tôles ainsi que dans des cylindres à paroi épaisse. Dans une construction, la plasticité en avant d'une fissure est généralement contenue dans un champ élastique qui entoure cette zône plastique et, sous ces circonstances, les estimations de J basées sur la théorie linéaire élastique de la mécanique de la rupture élastique sont adéquates. Ce n'est que lorsque la plasticité en avant de la fissure n'est pas contenue, telle que dans des fissures traversantes avec des ligaments demeurant ouverts, qu'une estimation de J basée sur la plasticité s'avère nécessaire.