Crack tip fields in anisotropic planes: a review

Ayatollahi, M.R.; Nejati, Morteza; Ghouli, Saeid

doi:10.1007/s10704-021-00559-2

Cited by 14 publications

(3 citation statements)

References 399 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…In addition, the deviation phenomenon of crack direction within a coarse grain can also be analyzed based on the discussion in Section 4.2, combined with finite element simulations of the stress field intensity at the crack tip under different stress modes 41,42 . Figure 15A,B shows the simplified diagrams of the intensity of the stress field at the crack tip for these two propagation modes.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Effect of microstructure and local stress on small crack initiation and propagation paths in coarse‐grained FeCrAl alloys

Zhan,

Liu,

Dai

et al. 2023

Fatigue Fract Eng Mat Struct

View full text Add to dashboard Cite

This study investigated the high cycle fatigue crack initiation and propagation behaviors in coarse‐grained FeCrAl alloys, with a focus on the relationship between the path of small cracks and the local microstructure. The results show that the small cracks initiate along the {100} slip plane due to the synthetical influence of local microstructure and shear stress. The initiation zone forms inclined areas with layered fine‐grain areas caused by cyclic shear stress. Quantitative analysis of the stress intensity factor (SIF) indicates that in the realm of mixed‐mode loading, the SIF of Mode I takes the lead in determining the intensity of stress and strain fields at the crack tip. As the crack propagates further, the SIF steadily increases. Once it reaches a specific threshold, the propagation mode within a coarse grain shifts from Mode II to Mode I. Moreover, fatigue life increases with a tendency for decreased SIF during crack deflection.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Effect of microstructure and local stress on small crack initiation and propagation paths in coarse‐grained FeCrAl alloys

Zhan,

Liu,

Dai

et al. 2023

Fatigue Fract Eng Mat Struct

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…En los últimos años, los modelos numéricos fractomecánicos han proporcionado herramientas para el cálculo de otros parámetros no singulares, que son incorporados a los criterios de fractura de la Tabla 2.1. Estos enfoques, conocidos como modelos fractomecánicos multiparamétricos, han sido estudiados para materiales isótropos [148,152,153], y anisótropos [154,155].…”

Section: Definición De La Fpz En Materiales Cuasi-frágilesunclassified

“…Descripción multiparamétrica: El enfoque multiparamétrico introducido se basa en la solución de Williams de la distribución del campo de tensiones en la punta de la fisura. Se muestran que el uso de más términos de la expansión en serie permite expresar el campo de tensiones en la punta de la grieta de manera más efectiva que si solo se considera el primer término, equivalente al factor de intensidad de tensiones [155].…”

Section: Base Teórica Criteriounclassified

Iniciación y propagación de fracturas en rocas shale: Influencia de las condiciones de pozo y del fluido de fractura

Antinao Fuentealba

View full text Add to dashboard Cite

Desde 2010, Argentina está experimentando un aumento en la producción de recursos hidrocarburíferos no convencionales, especialmente del tipo shale, principalmente extraídos de la Formación Vaca Muerta. Una estrategia para mejorar el valor de estos recursos es a través de la transformación tecnológica, lo que requiere el desarrollo de nuevas tecnologías para mejorar el rendimiento y reducir los costos de los procesos. La producción de estos recursos requiere la fracturación hidráulica para aumentar la conductividad y la producción de hidrocarburos. Esta técnica implica inyectar grandes volúmenes de agua a altas presiones en una capa sedimentaria específica, lo que inicia y propaga fracturas bajo condiciones de triaxialidad de tensiones. La caracterización de estas fracturas es crucial para las operaciones de perforación y diseño de equipos de fracturación. Para evaluar la resistencia a la fractura, uno de los enfoques es la Mecánica de Fractura (MF). Si se considera un material elástico-lineal, la MF permite definir un factor de intensidad de tensiones K_I relacionado con la geometría y la carga, que puede medirse con probetas adecuadas o calcularse numéricamente. Cuando este factor alcanza un valor crítico K_IC comienza la iniciación y propagación de una fractura. En general, los modelos fractomecánicos ofrecen una variedad de herramientas para diferentes problemas geomecánicos, donde dos variables principales son la presencia de fluidos y las condiciones mecánicas del pozo. El objetivo de esta investigación fue desarrollar y aplicar herramientas experimentales para estudiar los mecanismos de propagación de fracturas en rocas de reservorios shale en diferentes condiciones de carga. Para ello, se aplicó una metodología experimental única, midiendo la tenacidad en probetas cilíndricas de 38 mm de diámetro, en muestras de roca ricas en carbonatos, extraídas de afloramientos de la Formación Vaca Muerta. Con un cierto arreglo geométrico y de sellos hidráulicos, el dispositivo de ensayos indujo una fuerza impulsora de naturaleza hidráulica, que causó la fractura de la muestra. Al mismo tiempo, un sistema secundario permitió transferir la presión de confinamiento hacia la probeta. El modelado fractomecánico por elementos finitos (EF) permitió analizar los sesgos experimentales asociados al cálculo de la tenacidad. Los resultados muestran que la influencia de los fluidos depende de la química del fluido de saturación y del tiempo de exposición. Muestras totalmente saturadas en soluciones acuosas conducen a reducciones importantes en la tenacidad. Contrariamente, la saturación en fluidos de base orgánica mostró una influencia despreciable en K_IC. Respecto al efecto del confinamiento mecánico, se observó un efecto significativo: los ensayos realizados a presiones de fondo de pozo (50-70MPa) condujeron a una tenacidad de la roca que duplicó la de los ensayos a presión atmosférica. A partir del análisis de la distribución de tensiones derivados de los modelos de EF y la consideración de los criterios de colapso de rocas (régimen compresivo), se discuten los posibles mecanismos de aumento de la tenacidad de la roca en condiciones de confinamiento.

show abstract

Experimental Study of Compact Sandstone Deformation Under Axisymmetric Triaxial Loading Along Specific Paths in Stress Space

Janeček,

Mishra,

Vishnu

et al. 2023

Rock Mech Rock Eng

View full text Add to dashboard Cite

The deformation of rocks well below their ultimate strengths is frequently described through the constant stiffness moduli of the linear elasticity theory. In addition, the isotropic material approximation is usually used as the basic approach. Particularly in sedimentary rocks, local inhomogeneities, anisotropy, and irreversible processes, mainly related to the gradual breakage of grain joints, can affect their deformation behavior from the beginning of the loading. Consequently, the stiffness moduli measured under triaxial conditions are effective parameters, which may depend on the loading path in the stress space. Therefore, a complex experimental study of the deformation response of compact sedimentary rock (Brenna sandstone) along various paths in triaxial stress space was prepared to understand this dependence. In addition, a detailed analysis of the rock composition and structure of this compact sandstone was carried out. This paper presents an initial experimental study that is based on a loading method using alternative stress paths that correspond to different modes of the monotonic increase in differential stress from an initial isotropic compression state. In the experiment, the dependence of stiffness moduli on the loading path was found. Differences in rock deformation for conventional triaxial compression and extension can be attributed to a slight rock anisotropy originating from the stratification. The different behavior of deformation and related stiffness moduli along so-called reduced triaxial paths and conventional paths indicates that irreversible processes must be taken into account.

show abstract

Crack tip fields in anisotropic planes: a review

Cited by 14 publications

References 399 publications

Effect of microstructure and local stress on small crack initiation and propagation paths in coarse‐grained FeCrAl alloys

Effect of microstructure and local stress on small crack initiation and propagation paths in coarse‐grained FeCrAl alloys

Iniciación y propagación de fracturas en rocas shale: Influencia de las condiciones de pozo y del fluido de fractura

Experimental Study of Compact Sandstone Deformation Under Axisymmetric Triaxial Loading Along Specific Paths in Stress Space

Contact Info

Product

Resources

About