Abstract
The dynamic critical stress intensity factor of a propagating crack was measured from the time-dependent shear force at the loading end of a rapidly wedged double cantilever beam specimen. The product of the shear force and the square root of the loading time for a specimen constrained to constant displacement-rate opening is uniquely related to the critical bending moment at the crack tip during crack propagation. Static compliance measurements on side-grooved DCB specimens were incorporated into a dynamic Bernoulli-Euler beam, crack propagation model by a crack length shift at a fixed compliance value. This shift does not affect the magnitude of the critical bending moment at the crack tip, predicted by the simple beam model, when the load and the load point displacement are the measured variables. Details of analysis of the time varying shear force are given including: the rigidity of the contact between the wedge and the specimen; the dynamic critical stress intensity values versus crack velocity for Ti-6Al-4V and AISI 1018 cold-rolled steel.
Résumé
Le facteur d'intensité de contrainte critique dynamique d'une fissure en cours de propagation a été mesuré au départ des forces de cisaillement dépendant du temps apparaissant à l'extrémité de la zone de mise en charge dans le cas d'une éprouvette en poutre double cantilever entaillée et sollicitée rapidement. Le produit de la force de cisaillement et de la racine carrée du temps de mise en charge pour une éprouvette soumise à une ouverture à vitesse de déplacement constante est reliée uniquement au moment de flexion critique à l'extrémité de la fissure au cours de la propagation de celle-ci. Les mesures de compliance statique sur des éprouvettes en double poutre cantilever entaillées latéralement ont été incorporées dans un modèle de propagation de fissure pour une éprouvette dynamique de Bernoulli-Euler, en procédant à un glissement de la longueur de la fissure à une valeur fixe de la compliance. Ce glissement n'affecte pas l'amplitude du moment de flexion critique à l'extrémité de la fissure tel que prédit par un modèle en poutre simple, lorsque la charge et le déplacement du point de charge sont les variables mesurables. Des détails sur l'analyse de la force de cisaillement variable en fonction du temps sont fournis. Ils comportent: la rigidité du contact entre les appuis de charge et l'éprouvette; les valuers d'intensité et de contrainte critique dynamique en fonction de la vitesse de propagation pour un alliage Ti-6Al-4V et pour l'acier laminé à froid AISI 1018.
Similar content being viewed by others
References
J.P.Berry, Journal of Mechanics and Physics of Solids, 8 (1960) 194.
P.P.Gillis and J.J.Gilman, Journal of Applied Physics, 35 (1964) 647.
S.J.Burns and W.W.Webb, Journal of Applied Physics, 41 (1970) 2078.
M.F.Kanninen, International Journal of Fracture, 9 (1973) 83.
Z.J.Bilek and S.J.Burns, Dynamic Crack Propagation (Edited by G.C.Sih) Noordhoff, Netherlands (1973) 371.
Z.J.Bilek and S.J.Burns, Journal of Mechanics and Physics of Solids, 22 (1974) 85.
M.F.Kanninen, International Journal of Fracture, 10 (1974) 415.
M.F.Kanninen, Prospects of Fracture Mechanics (Edited by G.C.Sih et al.) Noordhoff, Netherlands (1974) 251.
J.F.Malluck and W.W.King, International Journal of Fracture, 13 (1977) 655.
S.J.Burns and C-L.Chow, Fast Fracture and Crack Arrest, ASTM, STP627 (1977) 228.
S.J. Burns, Air Force Materials Laboratory Technical Report, AFML-TR-75-101, July (1975).
S.J. Burns, Proceedings of 12th Annual Meeting of Society of Engineering Science, (1975) 121.
R.G.Hoagland, A.R.Rosenfield, P.C.Gehlen, and G.T.Hahn, ASTM, STP627 (1977) 177.
P.B.Crosley and E.J.Ripling, ASTM, STP627 (1977) 203.
J.F.Kalthoff, J.Beinert and S.Winkler, ASTM, STP627 (1977) 161.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Department of Mechanical and Aerospace Sciences.
Department of Mechanical and Aerospace Sciences and the Materials Science Program.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Chow, CL., Burns, S.J. Rapidly wedged crack propagation data with a static compliance calibration. Int J Fract 15, 457–475 (1979). https://doi.org/10.1007/BF00023332
Received:
Revised:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00023332