Fracture toughness characterization of materials under multiaxial loading

Abstract

The novel concept of generalized fracture toughness characterization of brittle materials subjected to multiaxial loadings is presented. The theory emphasizes the fracture process as the result of the opening action of the crack surfaces. The generalized fracture toughness values describing the failure events due to combined loading systems lie on a Fracture Envelope characteristic for a given material. The Cartesian equation of the Envelope in the K ₁ K ₂plane is specified by the conventional fracture toughness K _1cand Poisson's ratio ν. A Griffith-type fracture criterion permits the prediction of crack propagation onset and crack growth direction.

Résumé

L'article présente le nouveau concept de la force de rupture généralisée qui caractérise les matériaux fragiles sujets à sollicitations multiaxiales. La théorie met en évidence que le phénomène de rupture est le résultat de l'action de déplacement symétrique des surfaces de la fissure. Le lieu des valeurs de la force de rupture généralisée qui décrivent les événements de rupture dûs à conditions de sollicitations combinées est l'Enveloppe de Rupture caracteristique pour un matériel particulier. L'équation Cartésienne de l'Enveloppe dans le plan K ₁ K ₂est specifiée par la force de rupture conventionelle K _1cet par le rapport de Poisson ν. Un critère de rupture du type Griffith permet la determination de l'amorçage et la direction d'accroissement de la fissure.