Elastodynamic analysis of crack by finite element method using singular element

Abstract

The finite element method using a singular element near the crack tip is extended to the elastodynamic problems of cracks where the displacement function of the singular element is taken from the solution of a propagating crack. The dynamic stress intensity factor for cracks of mode III or mode I deformations in a finite plate is determined.

The results of computation for stationary cracks or propagating cracks under dynamic loadings are compared with the analytical solutions of other authors. It is shown that the present method satisfactorily describes the time variation of the stress intensity factor in dynamic crack problems.

Résumé

La méthode des éléments finis utilisant un élément singulier au voisinage de l'extrémité d'une fissure a été étendue aux problèmes élastodynamiques des fissures tels qu'ils se posent lorsque la fonction de déplacement d'un élément singulier est prise à partir de la solution d'une fissure en cours de propagation. Le facteur d'intensité des contraintes dynamiques correspondant à des fissures de mode III ou des déformations de mode I dans une plaque finie a été déterminé. Les résultats des calculs correspondant à des fissures stationnaires ou des fissures en cours de propagation sous des charges dynamiques sont comparées aux solutions analytiques obtenues par d'autres auteurs. On montre que la méthode présentée décrit de façon satisfaisante la variation en fonction du temps du facteur d'intensité des contraintes dans les problèmes de fissuration dynamique.