Strain fields of cracks under tension including thickness effects

Abstract

Strains close to the crack tip in the longitudinal and thickness directions and crack opening displacements along the crack were measured, in single-edge cracked specimens of various thicknesses, made of mild and high-strength steels. A technique of scribed grids combined with replication was used. On mild steel the dimensions of the yield zone, indicated by Luders' bands, were also recorded.

Relationships between the crack tip strains and displacements and yield zone dimensions are shown for each of three thicknesses. The loss of the through-thickness elastic constraint, which defines the upper limit for a practical plane strain condition, is given for the particular thicknesses in terms of nominal stresses and yield zone dimensions.

Résumé

On a mesuré au voisinage de l'extrémité d'une fissure les déformations dans la direction longitudinale et dans celle du travers court, ainsi que les déplacements d'ouverture de la fissure (COD), le long de celle-ci, dans le cas d'éprouvettes de diverses épaisseurs à fissure latérale simple, en acier doux et en acier à haute résistance.

Une technique de grilles imprimées, elliée à l'emploi de répliques, a été utilisée. Pour l'acier doux, on a également relevé les dimensions de la zone d'écoulement plastique, matérialisée par les bandes de Lüders.

Des relations entre les déformations et déplacements aux extrémités de l'entaille et les dimensions de la zone plastique ont été trouvées dans chacune des trois épaisseurs examinées.

La suppression de la rétention élastique suivant l'épaisseur, qui constitue dans la pratique la limite supérieure d'un état plan de déformation, est exprimée, pour les épaisseurs considérées, en termes de contraintes nominales et des dimensions de la zone d'écoulement plastique.

Zusammenfassung

Verformungen nahe an der Rißspitze in Längsrichtung und in Richtung der Dicke, sowie die Rißöffnungsausdehnung längs des Risses wurden an Proben von verschiedener Dicke mit Einzelriß an einem Rand gemessen. Die Proben bestanden aus Weich- und Hochfestem-Stahl. Man wandte eine Technik von eingeprägten Gittern zusammen mit Nachbildungen an. An den Weichstählen wurden die Abmessungen der Fließzone angegeben, die sich durch Lüderslinien verzeichnen.

Man zeigt die Abhängigkeit zwischen den Verformungen und den Ausdehnungen der Rißspitze und den Abmessungen der Fließzone für jede der drei Dicken. Der Verlust der elastischen Zwengungen in Richtung Dicke, welche die Obergrenze für eine praktische ebene Verformungsbedingung darstellt wird für die einzelnen Dicken in Form von Nennwertspannungen und Abmessungen der Fließzone gegeben.