International Journal of Fracture

, Volume 45, Issue 1, pp 19–34 | Cite as

Mixed mode fracture initiation and trajectory prediction under random stresses

  • M. Grigoriu
  • M. T. A. Saif
  • S. El Borgi
  • A. R. Ingraffea
Article

Abstract

A method is developed for estimating (i) confidence intervals on the initial direction of crack extension and (ii) the probability of crack initiation in plane stress and plane strain problems. The method accounts for the uncertainty in applied stresses, fracture toughness, and crack geometry. It is based on classical theories of linear fracture mechanics for homogeneous isotropic materials, a computer code for deterministic fracture mechanics analysis (FRANC) and first and second order structural reliability algorithms (FORM/SORM). Several examples are presented to demonstrate the use and generality of the proposed method for probabilistic fracture mechanics analysis.

Résumé

On développe une méthode pour estimer les intervalles de confiance sur la direction initiale de propagation d'une fissure et la probabilité d'amorçage d'une fissure dans des problèmes de tension plane et de déformation plane. La méthode tient compte des incertitudes dans les contraintes appliquées, dans la ténacité à la rupture et dans la géométrie de la fissure. Elle est basée sur les théories classiques de la mécanique de rupture linéaire pour les matériaux homogènes et isothropes, sur un code de calcul pour une analyse déterministe de la mécanique de la rupture (FRANC), et sur des algorithmes de fiabilité structurelle du premier et du deuxième ordre (FORM/SORM). Divers exemples sont présentés pour démontrer l'utilisation et la généralisation de la méthode proposée pour l'analyse probabilistique de la mécanique de la rupture.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    G. Besterfield, W.K. Liu and T. Belytschko, “Probabilistic Finite Elements for Fracture Mechanics,” AIAA/ASME/ASCE/AHS 29th Structures, Structural Dynamics, and Material Conference, Williamsburg, Virginia, April 18–20, 1988.Google Scholar
  2. 2.
    T.J. Boon, P.A. Wawrzynek and A.R. Ingraffea, Engineering Fracture Mechanics 26 (1987) 185–201.Google Scholar
  3. 3.
    F. Erdogan and G.C. Sih, ASME Journal of Basic Engineering 85 (1963) 519–527.Google Scholar
  4. 4.
    M. Grigoriu, Structural Safety 1 (1983) 277–288.Google Scholar
  5. 5.
    M. Grigoriu, S. El Borgi, M. Saif and A.R. Ingraffea, in Probabilistic Methods in Civil Engineering, Proceedings of the 5th ASCE Specialty Conference, May 25–27, 1988, Blacksburg, Virginia, ASCE (1988) 61-64.Google Scholar
  6. 6.
    M.A. Hussain, S.L. Pu and J.H. Underwood, Fracture Analysis, ASTP STP 560 (1974) 2–28.Google Scholar
  7. 7.
    Y.C. Hsu, International Journal of Fracture 11 4 (1975) 571–581.Google Scholar
  8. 8.
    H.O. Madsen, S. Krenk and N.C. Lind, Methods of Structural Safety, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ (1986).Google Scholar
  9. 9.
    G.C. Sih, International Journal of Fracture Mechanics 10 (1974) 305–321.Google Scholar
  10. 10.
    E. Vanmarcke, M. Shinozuka, S. Nakagiri, G.I. Schuëller and M. Grigoriu, Structural Safety 3, (Nos. 3 and 4) (1986) 143–166.Google Scholar
  11. 11.
    E. Viola, in Structural Safety and Reliability, Proceedings of ICOSSAR'85, Vol. III (1985) 403–412.Google Scholar
  12. 12.
    P.A. Wawrzynek and A.R. Ingraffea, in Finite Element Method, Modelling, and New Application, ASME CED Vol. 1, PVP Vol. 101 (1986) 33–38.Google Scholar
  13. 13.
    P. Wawrzynek and A.R. Ingraffea, Theoretical and Applied Fracture Mechanics 8 (1987) 137–150.Google Scholar
  14. 14.
    P.A. Wawrzynek and A.R. Ingraffea, Engineering with Computers 3 (1987) 13–20.Google Scholar

Copyright information

© Kluwer Academic Publishers 1990

Authors and Affiliations

  • M. Grigoriu
    • 1
  • M. T. A. Saif
    • 1
  • S. El Borgi
    • 1
  • A. R. Ingraffea
    • 1
  1. 1.Department of Structural EngineeringCornell UniversityIthacaUSA

Personalised recommendations