Determination of the Parameters of Two-Parameter Mechanics of Fracture Along the Crack Front Using Data of Digital Image correlation

A method of mathematical processing and algorithm of numerical adjustment of experimental fields of displacements on a specimen surface in the vicinity of the crack tip is proposed taking into account displacement of the body as a rigid unit upon loading and actual position of the crack tip. The initial experimental displacement fields around the tip of the fatigue crack in a compact specimen are determined by the method of digital image correlation. Taking a compact specimen as an example we demonstrate the possibility of successful using of this approach to obtain the distribution of the stress intensity factors and nonsingular Г-stresses along the front of a spatial crack.

compact specimen, stress intensity factor, T-stress, experimental and numerical method, digital image correlation method, mathematical data processing, minimization problem, finite element method, компактный образец, коэффициент интенсивности напряжений, 7-напряжения, экспериментально-численная методика, метод корреляции цифровых изображений, математическая обработка данных, задача минимизации, метод конечных элементов

1. Матвиенко Ю. Г. Модели и критерии механики разрушения. - М.: Физматлит, 2006. - 328 с.

2. Матвиенко Ю. Г. Тенденции нелинейной механики разрушения в проблемах машиностроения. - М. - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2015. - 56 с.

3. Матвиенко Ю. Г. Двухпараметрическая механика разрушения в современных проблемах прочности / Проблемы машиностроения и надежности машин. 2013. № 5. С. 37 - 46.

4. Матвиенко Ю. Г. Несингулярные Г-напряжения в проблемах двухпараметрической механики разрушения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 2. С. 51 - 58.

5. Matvienko Yu. G. Maximum average tangential stress criterion for prediction of the crack path / International Journal of Fracture. 2012. Vol. 176. P. 113-118.

6. Матвиенко Ю. Г. Имитационное моделирование для анализа параметров механики разрушения нестандартных образцов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 10. С. 50 - 56.

7. Gupta M., Alderliesten R. C., Benedictus R. A review of Г-stress and its effects in fracture mechanics / Engineering Fracture Mechanics. 2015. Vol. 134. P. 218-241.

8. Матвиенко Ю. Г. Анализ допустимых размеров трещиноподобных дефектов на основе диаграмм трещиностойкости / Проблемы машиностроения и надежности машин. 2007. № 2. С. 110 - 115.

9. Matvienko Yu. G. Safety factors in structural integrity assessment of components with defects / International Journal of Structural Integrity. 2013. Vol. 4. N 4. P. 457 - 476.

10. SINTAP. Structural Integrity Assessment Procedure for European Industry. Project BE95-1426. Final Procedure, British Steel Report, Rotherham, 1999.

11. Писарев В. С., Матвиенко Ю. Г., Одинцев И. Н. Определение параметров механики разрушения при малом приращении длины трещины / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. №4. С. 45-51.

12. Matvienko Yu. G., Pisarev V. S., Eleonsky S. I., Chernov A. V. Determination of fracture mechanics parameters by measurements of local displacements due to crack length increment / Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. 2014. Vol. 37. P. 1306 - 1318.

13. Yates J. R., Zanganeh M., Tai Y. H. Quantifying crack tip displacement fields with DIC / Engineering Fracture Mechanics. 2010. Vol. 77. P. 2063 - 2076.

14. Hadj Meliani M., Matvienko Yu. G., Pluvinage G. Two-parameter fracture criterion (Kc,c-Tef,c) based on notch fracture mechanics / International Journal of Fracture. 2011. Vol. 167. P. 173 - 182.

15. Zanganeh M., Lopez-Crespo P., Ta Y. H., Yates J. R. Locating the crack tip using displacement field data: a comparative study. Strain. 2013. Vol. 49. P. 102-115.

16. Nelder J. A., Mead R. A Simplex Method for Function Minimization / Computer Journal. 1965. N 7. P. 308 - 313.

17. Chernyatin A. S., Matvienko Y. G., Razumovsky I. A. A computational tool for estimating stress fields along a surface crack front / Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. 2015. Vol. 38. P. 180- 189.

18. Чернятин А. С., Разумовский И. А. Методика и программный комплекс для оценки параметров напряженно-деформированного состояния натурных конструкций и их применение к исследованию нагруженности, дефектности и остаточных напряжений в элементах оборудования АЭС / Проблемы прочности. 2013. №4(424). С. 158- 165.

19. Nakamura T., Parks D. M. Determination of elastic T stress along three dimensional crack fronts using an interaction integral / Int. J. Solids Struct. 1992. Vol. 29. P. 1597 - 1611.