Closed-form solutions for finite length crack moving in a strip under anti-plane shear stress

Summary

In this paper exact expressions for the anti-plane dynamic stress distributions around finite length cracks propagating with constant velocity in infinitely long finite width strips are determined. Two cases of practical importance are investigated. Firstly, the lateral boundaries of the strip are clamped and displaced in equal and opposite directions, to produce anti-plane shear resulting in a tearing motion along the leading edge of the crack and, secondly, the lateral boundaries of the strip are subjected to shearing stresses. Employing Fourier transforms the solution of each problem is reduced to solving a pair of dual integral equations. Closed-form solutions of these integral equations are obtained leading to exact expressions for the stress intensity factors. Numerical results are presented in graphical form.

Zusammenfassung

In dieser Arbeit werden exakte Ausdrücke für die antiplanen, dynamischen Spannungsverteilungen um Risse endlicher Länge, die sich mit konstanter Geschwindigkeit in einem unendlich langen Streifen begrenzter Breite ausbreiten, bestimmt. Zwei Fälle von praktischer Bedeutung werden untersucht. Erstens werden die Seitenränder des Streifens eingespannt und sowohl in dieser als auch in entgegengesetzter Richtung versetzt, um einen antiplanen Schub zu erzeugen, der eine Aufreißbewegung längs der Vorderkante des Risses bewirkt und zweitens werden die Seitenränder des Streifens einer Schubspannung unterworfen. Die Lösung jedes Problems wird durch die Verwendung der Fouriertransformationen auf die Lösung zweier dualer Integralgleichungen reduziert. Es werden Lösungen dieser Integralgleichungen in geschlossener Form erhalten, die auf exakte Ausdrücke für den Spannungsintensitätsfaktor führen. Numerische Ergebnisse werden in graphischer Form gezeigt.