Application of an energy balance and an energy method to dynamic crack propagation

Abstract

The speeds of fast running cracks in a range of quasi-brittle materials are measured as a function of the dynamic strain energy release rate. From the results, the heat output associated with the plastic work at the crack tip is calculated as a function of crack speed using an energy balance, and compared with the heat outputs determined experimentally using an energy method. A generally good agreement is found between the calculated and the experimentally measured variation of heat output with crack speed.

Résumé

Les vitesses de propagation des fissures en développement rapide dans une gamme de matériaux quasi-fragile sont mesurés en fonction de la vitesse de relaxation de l'énergie de déformation dynamique. A partir des résultats obtenus, on calcule la dissipation de chaleur associée au travail de formation plastique à l'extrémité de la fissure en fonction de la vitesse de la fissure correspondant à un équilibre énergétique. On compare ces valeurs calculées avec les dissipations de chaleur déterminées expérimentalement à l'aide d'une méthode énergétique. En général, on trouve un bon accord entre les variations de dissipation de chaleur calculées et mesurées par voie expérimentale en fonction de la vitesse de fissuration.

Zusammenfassung

Die Geschwindigkeiten schnell-laufender Brüche werden als Funktion der dynamischen Energiefreisetzungsrate für eine Anzahl unterschiedlich spröder Materialien gemessen. Aus diesen Ergebnissen wird mit Hilfe einer Energiebilanz die durch die plastischen Deformationen an der Rißspitze entstehende Wärme berechnet und mit der durch eine Energiemethode experimentell gemessenen Wärme verglichen. Es wird eine im allgemeinen gute Übereinstimmung zwischen dem berechneten und gemessenen Verlauf der Wärme als Funktion der Bruchgeschwindigkeit gefunden.