Crack front elastic stress state for three-dimensional crack problems

The problems inherent in the estimation of fracture mechanics parameters for three-dimensional crack problems are reviewed. A novel parameter is introduced to quantify the loss of constraint along that portion of a crack front adjacent to a free surface. Finite element analyses of a compact tension specimen with a straight crack front indicate the usefulness of this parameter in studying the influence of Poisson's ratio and plate thickness on the extent of the free surface boundary layer effect. A method for predicting the shape of a natural crack in this specimen is also presented.

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Résumé On passe en revue les problèmes inhérents à l'estimation des paramètres de mécanique de rupture dans le cas des fissures tridimensionnelles. Afin de quantifier l'absence de bridage qui caractérise la portion du front de fissure qui est adjacente à une surface libre, on a introduit un nouveau paramè00E8;tre. L'analyse par éléments finis d'une éprouvette de traction compacte présentant un front de fissure droit indique l'utilité de ce paramètre pour l'étude de l'influence du module de Poisson et de l'épaisseur d'une tôle sur l'effet de couche de bord caractérisant la surface libre. On présente également une méthode de prédiction de la forme d'une fissure naturelle dans ce type d'éprouvette.