Generalized fracture mechanics of ductile steels

Abstract

The generalized fracture mechanics approach is applied to two ductile steels, namely mild steel and 18/8 stainless steel in plane stress. The theory defines a fracture parameter$\mathcal{T}$, which is a truly plastic analogue of theJ contour integral and, for an edge crack specimen, is given by

$$\mathcal{T} = k_1 ( \in _0 )cW_{0_c } $$

wherek ₁ is an explicit function,c is the crack length andε ₀, W_0c are respectively the strain and input energy density at fracture, remote from the crack. The functionk ₁(ε _o) is derived experimentally and the constancy of$\mathcal{T}$ with respect to crack length and applied load is demonstrated. The variation of$\mathcal{T}$ with crack extension during slow growth is investigated, as is the rate dependence of$\mathcal{T}$ in mild steel.

Résumé

On applique l'approache généralisée de la mécanique de rupture à deux aciers ductiles, à savoir l'acier doux et l'acier inoxydable 18/8 soumis à état plan de tension. La théorie définit un paramètre de rupture$\mathcal{T}$ qui est en fait l'homologue plastique de l'intégrale de contourJ et qui, dans le cas d'une éprouvette fissurée sur ses bords, est donnée par$\mathcal{T} = k_1 ( \in _0 )cW_{0_c }$. Dans cette expression,k ₁ est une fonction explicite,c est la longueur de la fissure etε ₀,cW_0c sont respectivement la dilation et la densité d'énergie appliquée au moment de la rupture et ce à une certaine distance de la fissure. La fonctionk ₁ est dérivée par voie expérimentale et on démontre la constance de$\mathcal{T}$ vis-à-vis de la longueur de la fissure et de la charge appliquée. La variation de$\mathcal{T}$ avec l'extension de la fissure au cours de la croissance lente est étudiée ainsi que, dans le cas de l'acier doux, la dépendance de$\mathcal{T}$ vis-à-vis de la vitesse.