A numerical analysis on stable crack growth under increasing load

A simple and flexible method of analysis on stable crack growth in ductile materials is presented. The analysis is based on an elastic-plastic finite element method to calculate the stress and displacement fields in the vicinity of a growing crack under monotonically increasing load. A special type of element known as a breakable element and a nodal force relaxation technique have been adopted in a usual elastic-plastic analysis to simulate stable crack growth. A new fracture criterion which is suitable for mixed mode fracture is also used. The computational scheme was verified by excellent correlation with some experimental results.

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Résumé On présente une méthode simple et flexible pour l'analyse de la croissance stable d'une fissure dans les matériaux ductiles. L'analyse est basée sur une méthode par éléments finis élasto-plastiques permettant de calculer les champs de contrainte et de déplacement au voisinage d'une fissure en croissance sous charges monotonique croissante. On a adopté un type spécial d'éléments, dénommé éléments fragmentables, et une technique de relaxation des forces nodales dans une analyse élasto-plastique habituelle, pour simuler la croissance stable d'une fissure. Le nouveau critère de rupture applicable à une rupture de mode mixte a également été utilisée; certains résultats expérimentaux ont permis de vérifier l'excellente corrélation du schéma de calcul proposé.