A superposition procedure for computing stress intensity factors in cracked elastic composites

Abstract

A simple, yet accurate, procedure is developed for computing stress intensity factors via finite element analyses of cracked, elastic composites. Attention is focused on bodies with piece-wise constant, isotropic, elastic properties which are deforming in plane strain. The crack-tip is taken to be wholly enclosed in a single homogeneous region; thus, the well-known square-root singular field prevails. The superposition procedure, in effect, regularizes the original singular problem by deducing the error incurred in numerically computing the non-regular (singular) part. The method is illustrated by considering a few test problems.

Résumé

On a développé une procédure simple, encore que précise, pour le calcul par élémente finis des facteurs d'intensité de contraintes dans des composites élastiques fissurés. On a concentré son attention sur des corps présentant, à l'instar de pièces réelles, des propriétés isotropes, élastiques et constantes, et déformés en état plan de déformation. On suppose que l'extrémité de la fissure est complètement enrobée d'une région homogène simple, ce qui permet de faire prévaloir la relation singulière bien connue de la racine carrée du champ. En fait, une procédure de superposition régularise le problème singulier initial, en déduisant l'erreur résultant d'un calcul numérique d'une portion non régulière. On illustre la méthode en prenant en considération quelques problèmes d'essais.