Aproksimativno određivanje faktora intenziteta napona za slučaj višestrukih površinskih prslina

Abstract

U ovom radu korišćena je jednostavna aproksimativna metoda za procenu faktora intenziteta napona za mod I tip opterećenja, i to u slučaju višestrukih površinskih prslina u trodimenzionalnom elastičnom telu, koje je podvrgnuto udaljenom jednoosnom opterećenju. Navedena metoda koristi poznata rešenja za 2D ili 3D konfiguracije koje sadrže samo jednu prslinu i uzima u obzir efekat interakcije između istih. Ova metoda, inače zasnovana na principu super-pozicije, konkretno je primenjena na konfiguraciji sa tri koplanarne polueliptične prsline koje su umetnute u trodimenzionalno elastično telo, a koje je podvrgnuto udaljenom jednoosnom naponu na zatezanje. Sve prsline se nalaze u istoj ravni na istim rastojanjima, u sredini tela, a primenjeni napon je upravan na ravan u kojoj prsline leže. Za potrebe verifikacije, faktori intenziteta napona su određenii pomoću kompjuterskog programa baziranog na metodi konačnih elemenata. Sprovedena analiza pokazala je da je aproksimativna metoda pre svega brz i efikasan alat za procenu faktora intenziteta napona čak i u slučaju 3D konfiguracija sa višestrukim prslinama. Poređenje rezultata pokazalo je i značaj preciznog izračunavanja faktora intenziteta napona, kako bi se omogućilo bolje razumevanje i predviđanje širenja 3D prslina.

In this paper a versatile and easy to use approximate procedure was used for the estimation of mode I stress intensity factors in case of multiple surface cracks in a three dimensional elastic body, subjected to remote uniaxial tensile loading. The mentioned method uses known solutions for either 2D or 3D configurations containing only one crack, and takes into consideration the interaction effect between cracks. This procedure, which is based on the principle of superposition, was applied on a configuration with three coplanar semi-elliptical cracks embedded in three dimensional elastic body, subjected to remote uniaxial tensile loading. All cracks are located in the same plane at the same distances, in the middle of the body and the applied stress is perpendicular to the cracks plane. For the verification purposes, the stress intensity factors solutions were obtained by using finite element method based computer program. The conducted analysis showed that approximate method is, above all, fast and efficient tool for stress intensity factors assessment even in the case of 3D configurations with multiple site damage. The comparison between results also showed the significance of accurate calculation of stress intensity factors, in order to provide a better understanding and prediction of 3D multiple cracks propagation.