Comparison of the criteria for mixed mode brittle fracture based on the preinstability stress-strain field

Abstract

Prediction of the angle of initial crack extension, critical load and unstable crack paths based on the criteria of maximum tangential stress (MTS), maximum tangential principal stress (MTPS), maximum tangential strain (MTSN), and strain energy density (SED) are compared for slit and elliptical cracks under pure shear loading and elliptical cracks under uniaxial compressive loading. Results presented here complement those in Part I of this investigation. Some of the theoretical predictions have been compared with data available in the literature.

All the four criteria are found to be more or less equally applicable in the cases studied for the prediction of direction of initial crack extension and critical load. The unstable crack paths based on the four criteria differ, the difference being greatest for the SED criterion. Some difficulties are found on applying this criterion to some situations.

Résumé

On considère des fissures en entaille et elliptiques soumises à des charges de cisaillement pur et des fissures elliptiques soumises à des charges de compression uniaxiale. On établit une comparaison des prédictions de l'angle d'extension initiale de la fissure, de la charge critique et des chemins de fissuration instables, en se basant sur les critères de la tension tangentielle maximale, de la tension principale tangentielle maximale, de la déformation tangentielle maximale et de la densité d'énergie de déformation. Les résultats présentés ici constituent un complément à ceux présentés dans la première partie de cette investigation. Certaines des prédictions théoriques ont été comparées avec des données disponibles dans la littérature.

On montre que les quatre critères peuvent être appliqués de manière plus ou moins indifférente dans les cas étudiés pour prédire la direction de l'extension uniaxiale de la fissure ainsi que la charge critique. Néanmoins, les chemins de fissuration instables diffèrent selon les critères utilisés. La différence étant la plus grande dans le cas du critère de densité d'énergie de déformation. On trouve certaines difficultés à appliquer ce critère à certaines situations.