Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6938
Stress
Intensity Factors and Constant
Stress Terms for Interface Cracks
T. Fett, G. Rizzi
Abstract
In bi-material joints
cracks can propagate along the interface or kink into one of the two materials.
Whereas the energy release rate can be applied for interface cracks in the same
way as usual for homogeneous materials, the computation of stresses in the
vicinity of the crack tip is significantly more complicated. In order to assess
crack kinking, it is necessary to know the mixed-mode stress intensity factor
contributions KI and KII as well as the
constant stress terms in the two materials.
Whereas the
stress intensity factors are available for a large number of infinite and
semi-infinite bodies, there is experimental interest in practically used test
specimens. This especially holds for the constant x-stress terms.
Finite element computations are performed for the
special case of a disappearing sec-ond Dundurs parameter, i.e. β=0. The fracture mechanics parameters KI,
KII, σ0
for the interface crack are reported in the form of diagrams and approximate
relations.
Spannungsintensitätsfaktoren und Konstantspannung für Grenzflächenrisse
Zusammenfassung
In Materialverbunden können sich Risse entlang der
Verbindungsfläche ausbreiten oder aber in eines der beiden Materialien
abknicken. Während die Ausbreitung in In-terface-Richtung wie auch bei
homogenen Materialien durch die Energiefreisetzungs-rate beschrieben werden
kann, erfordert die Bewertung des Abknickverhaltens die Kenntnis der Spannungen
vor der Rissspitze. Deren Ermittlung ist relativ kompliziert. Die notwendigen
bruchmechanischen Belastungsgrößen sind die Mode-I- und Mode-II-Spannungsintensitätsfaktoren
KI und KII sowie die ersten regulären
Spannungsterme in den beiden Materialien.
Ziel des Berichts ist
die Ermittlung dieser Größen für den Spezialfall verschwindenden zweiten
Dundurs-Parameters (β=0) mit der Methode der Finiten Elemente.