Linear elastic fracture mechanics computations of cracked cylindrical tensioned bodies

Abstract

The variation of the stress intensity factor along the crack front and the strain energy release rate were computed, by the boundary integral equation method, for semi elliptical cracks on the surface of cylindrical bodies strained in tension or in bending. The results were checked by the compliance method. The fracture toughness of high strength steel wires was measured on notched cylindrical specimens. The value which was found to be 80 MPa √m, was used to predict the fracture loads of cracked wires with various crack configurations, and they compared well with the experimental results. The evolution of the cracks during fatigue was followed as a function of the number of cycles and the fatigue life could be predicted making use of Paris law.

Résumé

Par une méthode d'équations d'intégrales aux limites, on a calculé la variation des facteurs d'intensité d'entaille le long d'un front de fissures ainsi que la vitesse de relaxation de l'énergie de déformation dans le cas de fissures semi-elliptiques à la surface de corps cylindriques soumis à traction ou à flexion. Les résultats ont été vérifiés à l'aide d'une méthode de compliance. La ténacité à la rupture de fils d'acier à haute résistance a été mesurée sur des éprouvettes cylindriques entaillées. La valeur qui a été trouvée égale à 80 MPA √m a été utilisée pour prédire les charges de rupture de fils fissurés comportant diverses configurations de fissures et ces charges de rupture se sont révélées en bon accord avec les résultats expérimentaux. L'évolution de fissures au cours de la fatigue a pu être suivie en fonction du nombre de cycles écoulés et la vie en fatigue a pu être prédite en utilisant la loi de Paris.