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International Journal of Fracture

, Volume 36, Issue 2, pp 89–100 | Cite as

Characterization of interaction effects between ductile tearing and intense fatigue cycling

  • James A. Joyce
  • Vuk Culafic
Article

Abstract

The objective of this work was to develop an initial understanding of interaction effects which occur during complex loading in the elastic-plastic regime. A simple superposition model is presented for the accumulation of crack extension from ductile tearing and intense elastic-plastic cycling. Baseline cyclic data and baseline J based resistance curve data was developed for an HSLA steel using compact specimen geometries. Then a series of specimens were tested with alternate ductile tear and intense cyclic loadings.

Conclusions from the analysis of these specimens were that the cyclic crack growth rate resulting from the intense cyclic intervals is only slightly elevated by the presence of ductile tearing load steps and is very constant over cyclic growth periods of 1 mm extent showing little acceleration or decceleration due to the ductile tearing step. Also demonstrated was that the ductile tearing resistance as measured by the J integral is almost unaffected by periods of intense cyclic loading if the R ratio is small and is inceased as the R ratio approaches 0.5. Both measured effects would lead to conservative results if the simple superposition model was used to predict the plastic cycling punctuated by occasional ductile tearing steps.

Keywords

Fatigue Crack Growth Rate HSLA Steel Crack Extension Load Step 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Résumé

Le but du travail était de développer une compréhension de base des effets d'interaction qui se produisent au cours d'une sollicitation complexe dans le régime élasto-plastique. On présente un modèle de superposition simple représentant l'accumulation de l'extension de la fissure à partir d'un arrachement ductile et d'alternances élasto-plastiques sévères. On développe les données cycliques minimales et les données minimales de la courbe de résistance basée sur J, dans le cas d'un acier à haute résistance faiblement allié, à l'aide d'éprouvettes de traction compactes. Une série d'éprouvettes est ensuite soumise à arrachement ductile alterné et à des sollicitations cycliques intenses.

De l'analyse des éprouvettes, on conclut que la croissance cyclique de la fissure, résultant des intervales d'alternances sévères n'est que peu éprouvée par la présence de ressauts de la charge d'arrachement ductile, et est très uniforme sur des périodes de croissance cyclique de l'ordre de 1 mm d'étendue, ne faisant état que de peu d'accélération ou de décélération lors d'un ressaut d'arrachement ductile. On démontre également que la résistance à l'arrachement ductile mesurée par l'intégrale J n'est pas du tout affectée par des périodes de cyclage intense, si le rapport R est faible, et qu'elle croît lorsque R se rapproche de 0,5. Ces deux effects mesurés conduiraient à des résultats conservatifs si le modèle de superposition simple était utilisé pour prédire la croissance d'une fissure correspondant à une histoire de la mise en charge qui serait constituée par un cyclage élasto-plastique intense accompagné par des ressauts d'arrachement ductile occasionnels.

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Copyright information

© Kluwer Academic Publishers 1988

Authors and Affiliations

  • James A. Joyce
    • 1
  • Vuk Culafic
    • 2
  1. 1.Professor of Mechanical EngineeringUS Naval AcademyAnnapolisUSA
  2. 2.Senior EngineerTitograd UniversityTitogradYugoslavia

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