KFUPM ePrints

Investigation of mixed mode crack initiation angles under different loading conditions.

Khan, Shafique Mohammad Ahmed. (1999) Investigation of mixed mode crack initiation angles under different loading conditions. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
4Mb

Arabic Abstract

مع التطورات الحديثة التي تشهدها تقنية الحاسوب ، عكف الباحثون في أنحاء المعمورة على بحث محاكاة انتشار التشقق . من أهم مصادر معرفة انتشار التشقق هي معرفة بادية زوايا التشفق . وتحظى دراسة بداية زوايا التشقق بنفس الاهتمام لإيقاف التشقق . نقدم هنا تفصيلاً بحثياً لنشأة زوايا التشقق بشكل ممزوج II-I عند حمولات مختلفة باستعمال عدة معايير ، منها معيار إجهاد التماس الأعظم ، معيار كثافة طاقة التوتر الصغرى ، معيار طاقة التمدد القصوى ، ومعيار الإجهاد الثلاثي المحاور لاأعظم . بالإضافة فإن إجهاد التماس الأعظم الذي اقترح على المواد القصية حوّل بحيث أنه يمكن استعماله في المواد اللينة القابلة للتمطط . أدخل قطر متغير في لب المنطقة لدالة فون سيسس وأخذ بعين الاعتبار في صياغة معيار إجهاد التماس الأعظم . كما بحث بالتفصيل آثار خواص التشقق عند طرف لب المنطقة وطورت علاقة بدون وحدات لقطر لب المنطقة بشكل ممزوج II-I ، ورسمت أشكال اللب لعدة حمولات مختلفة . إن زوايا التشقق كما استنتجت بعدة معايير تدل على مزاولة الصغرى للب المنطقة . بناءً على هذه الملاحظة يمكننا اقتراح معيار جديد ، معيار R والذي يستحوذ على كل الأرقام الرقمية والمعدة سلفاً . بالإضافة يمكن امتداد هذا المعيار إلى مواد متباينة الخاص بإدخال دالة هيل المتباينة الخواص . إن البيانات السابقة تمثل تبايناً كبيراً ، وعليه فلابد من وضع معايرة أو وحدة معاييس بالنسبة للتجربة . وبناءً عليه فإنه تم تلخيص التجارب المعملية وشرحت أهم الخطوات لعمليات تجريبية مستقبلية .

English Abstract

With the recent advances in computation technologhy researchers around the globe are working to simulate the crack propagation. One of the key issues in predicting crack propagation path is the knowledge of the crack initiation angle. The study of crack initiation angles is also as much important in dealing with arresting the crack. A detailed analysis of mixed mode I-II crack initiation angles under different loading conditions is presented using different criteria, including the maximum tangential stress (MTS) criterion, minimum strain energy density (S) criterion, maximum dilatational strain energy (T) criterion, and the maximum triaxial stress (M) criterion. In adition, the MTS-criterion, which was proposed originally for brittle materials, is modified such that it can be used for ductile materials. A variable radius for the core region based on the von Mises yield function is introduced and incorporated in the formulation of MTS-criterion. The effects of the characteristics of the crack tip core region on the crack initiation angles are also investigated in details. A relation for the non-dimensional core region radius under mixed mode I - II has been developed, and the core region shapes are plotted for various loading conditions. The crack initiation angles, as predicted by different well-based criteria, show the trend of following the minima of the core region. Based on this observation, a new criterion, the R-criterion, is proposed which shows better fit to the available experimental data. In addition, the R-criterion is also extended for anisotropic materials, by introducing Hill's anisotropic yield function. The limited available experimental data exhibits larger scatter, and presents a need for standardization of the experimental setups. Therefore, the available experimental setups are summarized and some points are highlighted for future experimental investigations.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:December 1999
Date Type:Completion
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Creators:Khan, Shafique Mohammad Ahmed.
Committee Advisor:Khraisheh, Marwan
Committee Members:Hamdan, Nasser and Merah, NeCar
ID Code:10111
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:56
Last Modified:25 Apr 2011 10:03

Repository Staff Only: item control page