Methods of analysis and solutions of crack problems: Recent developments in fracture mechanics Theory and methods of solving crack problems

ما می‌دانیم که معیارهای شکست سنتی نمی‌توانند شکست‌هایی را که در سطح تنش اسمی به‌طور قابل‌توجهی کمتر از مقاومت نهایی ماده رخ می‌دهند، به اندازه کافی توضیح دهند. روش فعلی برای پیش‌بینی بارهای ایمن یا عمر مفید یک عضو سازه حول رشته مکانیک شکست خطی تکامل یافته است. این رویکرد مفهوم نیروی گسترش ترک را معرفی می‌کند که می‌تواند برای رتبه‌بندی مواد به ترتیبی از مقاومت در برابر شکست استفاده شود. ایده این است که بزرگترین ترکی را که یک ماده بدون شکست تحمل می کند، تعیین کنیم. روش‌های آزمایشگاهی برای توصیف چقرمگی شکست بسیاری از مواد مهندسی اکنون در دسترس هستند. در حالی که این داده های آزمایشی برای ارائه برخی راهنمایی های تقریبی در انتخاب مواد مفید هستند، مشخص نیست که چگونه می توان از آنها در طراحی یک سازه استفاده کرد. درک رابطه بین تست های آزمایشگاهی و طراحی شکست سازه ها حداقل می توان گفت ناقص است. مکانیک شکست در حال حاضر تا زمانی که مشکلات اساسی مقیاس‌گذاری از مدل‌های آزمایشگاهی به ساختارهای اندازه fuH و انتشار ترک در حالت مختلط حل و فصل نشود، متوقف است. پاسخ به این سوالات نیاز به درک پایه ای از نظریه دارد و با آزمایش نمونه های بیشتر یافت نمی شود. تئوری فعلی شکستگی به دلایل زیادی ناکافی است. اول از aH، فقط می‌تواند مشکلات ایده‌آلی را که در آن بار اعمال‌شده باید عادی به صفحه ترک هدایت شود، درمان کند.

It is weH known that the traditional failure criteria cannot adequately explain failures which occur at a nominal stress level considerably lower than the ultimate strength of the material. The current procedure for predicting the safe loads or safe useful life of a structural member has been evolved around the discipline oflinear fracture mechanics. This approach introduces the concept of a crack extension force which can be used to rank materials in some order of fracture resistance. The idea is to determine the largest crack that a material will tolerate without failure. Laboratory methods for characterizing the fracture toughness of many engineering materials are now available. While these test data are useful for providing some rough guidance in the choice of materials, it is not clear how they could be used in the design of a structure. The understanding of the relationship between laboratory tests and fracture design of structures is, to say the least, deficient. Fracture mechanics is presently at astandstill until the basic problems of scaling from laboratory models to fuH size structures and mixed mode crack propagation are resolved. The answers to these questions require some basic understanding ofthe theory and will not be found by testing more specimens. The current theory of fracture is inadequate for many reasons. First of aH it can only treat idealized problems where the applied load must be directed normal to the crack plane.