Analysis of mixed mode fracture and crack closure using the boundary integral equation method

Abstract

A multi-domain boundary integral equation method, employing an isoparametric quadratic representation of geometries and functions, is developed for the analysis of two-dimensional linear elastic fracture mechanics problems. The multi-domain approach allows the two faces of a crack to be modelled in independent sub-regions of the body, avoiding singularity difficulties and making it possible to analyse crack closure problems with contact stresses over part of the cracked faces. Problems solved include slanted cracked plate mixed mode and crack closure examples, also crack closure situations involving fully reversed bending of an edge cracked strip, both with and without a superimposed tensile loading.

Résumé

Pour analyser les problèmes de mécanique de rupture linéaire et élastique en deux dimensions, on a développé une formulation sur plusieurs domaines de la méthode d'équation intégrale aux limites, en recourant à une représentation quadratique isoparamétrique des géométries et des fonctions.

L'approche multidomaine permet de modéliser les deux faces d'une fissure dans des sous-régions indépendantes, ce qui évite des difficultés de singularité, et rend possible l'analyse des problèmes de fermeture d'une fissure avec des contraintes de contact agissant sur une partie des faces de la fissure.

Les problèmes auxquels on trouve solution sont notamment la plaque fissurée sur un bord et sollicitée suivant un mode mixte, avec aussi fermeture de la fissure, ou des situations de fermeture de fissure où se trouve une bande fissurée sur un de ses bords et soumise à flexion complète réversible, avec ou sans sollicitations de traction