The behavior of a crack near a low-angle grain boundary

Abstract

This paper presents the results of a simplified analysis of the behavior of a microcrack in the vicinity of a low-angle grain boundary. Combining the well-known dislocation model of low angle grain boundaries developed by Burgers, Read and Shockley, and Cottrell (see e.g. [1]) with the crack/dislocation interaction solution developed by Atkinson [2] and Lo [3], a series expression is obtained for the stress intensity factors at the tip of a crack near such a boundary. The main purpose of the analysis is to introduce a grain boundary model which includes aspects of the physical microstructure at the boundary. Results are computed and discussed for a variety of geometrical configurations, with the intent of developing understanding of the role of such boundaries in fracture processes at the micro-level.

Résumé

Le rapport présente les résultats d'une analyse simplifiée du comportement d'une microfissure au voisinage d'une frontière de grain de faible inclinaison.

En combinant le modèle bien connu développé par Burgers, Read et Shockleny, et Cottrell, pour décrire par dislocations une telle frontière de grain, avec la solution d'interaction des dislocations et d'une fissure développée par Atkinson et Lo, une expression en série est obtenue pour le facteur d'intensité de contrainte à l'extrémité d'une fissure située près de cette frontière.

Le but essentiel de cette analyse est d'introduire un modèle de frontière de grain qui inclue les aspects de la microstructure physique de la frontière. On calcule les résultats pour une gamme de configurations géométriques, dans l'intention de développer une perception sur le rôle de telles frontières sur le processus de rupture à un niveau microscopique.