The stress triaxiality constraint and the Q-value as a ductile fracture parameter

Henry, B.; Luxmoore, A. R.

doi:10.1016/s0013-7944(97)00031-3

Cited by 120 publications

(44 citation statements)

References 10 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…This simplifies the evaluation as no reference stress field is to be determined. Furthermore, an excellent correspondence between the Q-parameter and h is reported in literature [10]. -J-A 2 theory: this framework was also developed for elastic-plastic conditions [11,12].…”

Section: Constraint Evaluationmentioning

confidence: 77%

Considerations in selecting laboratory scale test specimens for evaluation of fracture toughness

Verstraete¹,

Hertelé²,

Minnebruggen³

et al. 2013

SCAD

View full text Add to dashboard Cite

Abstract:The assessment of defects in large steel structures requires a trustworthy evaluation of the material's toughness. This toughness is not only a material property but is also influenced by the loading conditions and geometry; the so-called constraint. The resulting representative value is referred to as the apparent toughness.The evaluation of apparent fracture toughness in a flawed structure is preferentially performed through laboratory scale testing, as full scale tests are both expensive and often challenging to perform. Several laboratory scale test specimens are available, among which a Single Edge Notch Bending specimen, Single Edge Notch Tensile specimen, Double Edge Notch Tensile specimen and Centre Cracked Tensile specimen. Each of these specimens has its own specific constraint. Therefore, the selection of an appropriate test specimen is of primary importance for limiting the conservatism and avoiding potential unconservatism with respect to full scale behaviour. This paper provides a general framework to select an appropriate test specimen based on detailed finite element simulations of both the full scale structure and the laboratory scale test specimens. These finite element calculations allow for a characterization of the crack tip stress fields in both situations. Different theoretical frameworks are available for this characterization; the Q-parameter is considered in this paper. To demonstrate the applicability of this procedure, an example case is presented for circumferentially oriented defects in pressurized pipelines under longitudinal tension.It is concluded that the presented framework allows for efficiently selecting a laboratory scale test specimen, which enables to evaluate the apparent fracture toughness for a given large scale structure. The obtained toughness can thus be incorporated in analytical flaw assessment procedures, reducing the degree of conservatism. This in turn allows an economically effective design.

show abstract

Section: Constraint Evaluationmentioning

confidence: 77%

Considerations in selecting laboratory scale test specimens for evaluation of fracture toughness

Verstraete¹,

Hertelé²,

Minnebruggen³

et al. 2013

SCAD

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Wśród miar więzów geometrycznych (czyli ograniczeń -zależnych od geometrii i stałych materiałowych - jakie materiał konstrukcyjny stawia odkształceniom plastycznym rozwijającym się pod wpływem obciążenia zewnętrz-nego [6,7]) można wyróżnić: naprężenia Q [8], parametr trójosiowości naprężeń T z [9], naprężenia średnie σ m normalizowane przez granicę plastyczności lub przez naprężenia efektywne (odpowiednio σ m /σ 0 lub σ m /σ eff ) [10]. Do parametrów będących miarami więzów geometrycznych zalicza się również parametry Q * i Q * m [11,12] oraz omówiony we wspominanych pracach parametr T m , czyli uśredniony po grubości próbki (elementu konstrukcyjnego) współczynnik trójosiowości naprężeń T z [14].…”

Section: Abstract: Fracture Criteria Geometric Constraints J-integrunclassified

“…Alternatywny wzór na rozkład naprężeń przed wierzchołkiem pęknięcia dla materiałów sprężysto-plastycznych w przypadku zagadnień 3D ma formę: Podczas formułowania kryteriów pękania materiałów sprężysto-plastycznych, które charakteryzują się kruchym mechanizmem pękania, przyjmuje się założenie, że proces pękania zachodzi w momencie, gdy napręże-nia rozwierające powierzchnie szczeliny osiągną wartość krytyczną σ c w określonej krytycznej odległości od wierzchołka pęknięcia, oznaczonej przez r c [15,19,22]. Tego Jeżeli zatem naprężenia Q w proponowanym przez O'Dowda kryterium pękania [8] zastąpi się parametrem Q m , można zapisać je w nowej formie: (9) Rozwinięcie równania (9) prowadzi do następującej formy kryterium pękania: (10) Wzór (10) …”

Section: Dwuparametryczne Kryterium Pękaniaunclassified

Selected fracture criteria of elastic-plastic materials

Graba

2017

Mechanik

View full text Add to dashboard Cite

Przedstawiono przegląd wybranych kryteriów pękania materiałów sprężysto-plastycznych. Kryteria te -jako jedne z wielu -mogą zostać wykorzystane do oceny rzeczywistej odporności na pękanie różnych materiałów konstrukcyjnych, o ile użytkownik dysponuje wymaganymi parametrami, definiowanymi z wykorzystaniem mechaniki pękania. SŁOWA KLUCZOWE: kryteria pękania, więzy geometryczne, całka J, odporność na pękanie The paper presents a brief overview of selected fracture criteria of elastic-plastic materials. These criteria, ones of many, can be used to assess the real fracture resistance of different construction materials, provided the user has the required parameters defined by the fracture mechanics. KEYWORDS: fracture criteria, geometric constraints, J-integral, fracture toughness Wykorzystanie sprężysto-plastycznej mechaniki pęka-nia w analizie inżynierskiej nie jest ograniczone jedynie do oceny rozkładu pól naprężeń i odkształceń przed wierzchołkiem pęknięcia. Obecnie mechanika pękania obejmuje również: ocenę poziomu wytężenia konstrukcji zawierają-cej defekty (ocenę obciążeń granicznych, nośności granicznej), analizę z wykorzystaniem właściwych diagramów zniszczenia czy ocenę rzeczywistej odporności na pęka-nie elementów konstrukcyjnych z defektami [1][2][3]. O ile ocena nośności granicznej (względnie obciążeń granicznych) i analiza według właściwych diagramów zniszczenia (w podstawowym podejściu) [1] nie wymagają znajomości zbyt wielu parametrów mechaniki pękania, charakteryzujących materiał elementu konstrukcyjnego, to do zastosowania wybranych kryteriów pękania oprócz wiedzy o podstawowych stałych materiałowych (granicy plastyczności σ 0 , module Younga E czy wykładniku umocnienia n w prawie Ramberga-Osgooda) konieczna jest znajomość parametrów pola HRR [4,5] oraz wybranych miar więzów geometrycznych, zdefiniowanych w pracach [6,7].Wśród miar więzów geometrycznych (czyli ograniczeń -zależnych od geometrii i stałych materiałowych - jakie materiał konstrukcyjny stawia odkształceniom plastycznym rozwijającym się pod wpływem obciążenia zewnętrz-nego [6,7] δ ij - delta Kroneckera.Kryterium pękania materiałów sprężysto-plastycznych (1) zostało szczegółowo omówione w pracy [15], gdzie poddano je weryfikacji z wykorzystaniem powszechnie akceptowalnych wyników badań doświadczalnych, zaprezentowanych w pracy [19]. Warto zaznaczyć, że kryterium przedstawione w [15] jest prawdziwe dla trójwymiarowych elementów konstrukcyjnych, natomiast kryteria przedstawione w [8,18] dotyczą płaskiego stanu odkształcenia.Bazując na sposobie określenia kryterium pękania opisanym w [15], można zaproponować analogiczne podejścia z zastosowaniem innych parametrów więzów geometrycznych, takich jak:• iloraz normalnych naprężeń średnich σ m i granicy plastyczności σ 0 :(2) gdzie: σ 11 , σ 22 , σ 33 -składowe normalne tensora naprężenia;

show abstract

“…The J-Q theory, introduced initially by O'Dowd and Shih [5,6,7] and investigated subsequently by Henry [8], relates directly to the presence of stress triaxiality in the geometry. In the J-Q theory, the J-integral is visualized to be representative of the deformation state at the crack-tip, with the addition of a Q value to help define the stress characteristics prevalent at the tip of a flaw or crack.…”

Section: The Two-parameter J-q Theorymentioning

confidence: 99%

A Two Parameter Fracture Mechanics Approach to Analyze Threaded Fasteners of A High Strength Steel

Srivatsan¹,

Reakes²,

Gao³

2017

SOJMSE

View full text Add to dashboard Cite

This paper presents a numerical investigation using the two-parameter fracture mechanics approach for studying threaded fastener geometries. It was found that the constraint arising from the presence of a surface crack in a threaded fastener does influence the stress in the forward sector. Consequently, the actual stress field shows a deviation from the theoretical HRR solution. Implementation of the J-Q methodology provided an approach for approximating the threaded fastener stress state using a two-dimensional modified boundary layer representation. Results reveal the parameter Q to vary along the crack front and having lowest values at the free surface and peaking at the root of the crack. Lastly, it is shown that the magnitude of the parameter Q is influenced by the magnitude of loading, thereby increasing the dominance of the large-strain region.

show abstract

The stress triaxiality constraint and the Q-value as a ductile fracture parameter

Cited by 120 publications

References 10 publications

Considerations in selecting laboratory scale test specimens for evaluation of fracture toughness

Considerations in selecting laboratory scale test specimens for evaluation of fracture toughness

Selected fracture criteria of elastic-plastic materials

A Two Parameter Fracture Mechanics Approach to Analyze Threaded Fasteners of A High Strength Steel

Contact Info

Product

Resources

About