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The stress intensity factor due to normal impact loading of the faces of a crack

1974; Elsevier BV; Volume: 12; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.1016/0020-7225(74)90015-9

1879-2197

L. B. Freund,

Ultrasonics and Acoustic Wave Propagation

The plane strain problem of a half-plane crack in an unbounded elastic solid is considered. The faces of the crack are subjected to suddenly applied, equal but opposite concentrated normal forces which tend to separate the crack faces. The elastic wave propagation problem, which contains a characteristic length, is solved exactly by linear superposition over a fundamental solution arising from a particular problem in the dynamic theory of elastic dislocations. Attention is focused on the time-dependent stress intensity factor. For an applied load with step function time dependence, the stress intensity factor is negative from the time the first wave arrives at the crack tip until the arrival of the Rayleigh wave. At that instant, it takes on its appropriate static value, which is thereafter maintained. Generalizations are discussed for spatially distributed and/or time-varying normal impact loads. On considère le problème de la contrainte plane d'une crique d'un demi-plan dans un solide élastique non lié. Les faces de la crique sont soumises à des forces normales concentrées, appliquées brusquement, égales mais opposées, et qui tendent à séparer les faces de la crique. Le problème de la propagation de l'onde élastique, laquelle comporte une longueur caractéristique, est résolu exactement par superposition linéaire sur une solution fondamentale provenant d'un problème particulier dans la théorie dynamique de dislocations élastiques. L'attention est portée sur le facteur d'intensité de la contrainte dépendant du temps. Peur une charge appliquée dépendant du temps par une fonction échelon, le facteur d'intensité de contrainte est négatif depuis le moment où la première onde arrive à l'extrémité de la crique jusqu'à l'arrivée de l'onde de Rayleigh. A cet instant, ce facteur prend sa valeur statique appropriée, qui est ensuite maintenue. Des généralisations sont étudiées pour des chocs normaux distribués spatialement et/ou variant dans le temps. Das ebene Spannungsproblem eines halbebenen Risses in einem unbegrenzten elastischen Festkörper wird untersucht. Die Rissoberflächen werden gleichen, aber entgegengesetzt konzentrierten normalen Kräften, plötzlich angewandt, unterworfen, die dazu neigen, die Rissoberflächen zu teilen. Das elastische Wellenfortpflanzungsproblem, das eine charakteristische Länge enthält, wird genau durch lineare Überlagerung über eine fundamentale Lösung gelöst, die von einem besonderen Problem in der dynamischen Theorie elastischer Verlagerungen stammt. Die Aufmerksamkeit wird auf den zeitabhängigen Spannungsintensitätsfaktor gerichtet. Für eine angewandte Last mit Stufenfunktionszeitabhängigkeit ist der Spannungsintensitätsfaktor negativ von der Zeit, wenn die erste Welle an der Risspitze ankommt, bis die Rayleigh-Welle ankommt. In diesem Augenblick nimmt er seinen entsprechenden statischen Wert an, der nachher aufrechterhalten wird. Verallgemeinerungen werden für räumlich verteilte und/oder zeitveränderliche normale Stossbelastungen besprochen. Viene considerato il problema della sollecitazione piana di una fenditura semipiana in un solido elastico illimitato. Le facce della fenditura vengono assoggettate a forze normali concentrate uguali ed opposte, applicate improvvisamente. Il problema della propagazione di un'onda elastica, che contiene una lunghezza caratteristica, viene risolto in modo esatto a mezzo di superimposizione lineare sopra una soluzione fondamentale derivante da un problema particolare della teoria dinamica delle dislocazioni elastiche. Viene data particolare attenzione al fattore d'intensità della sollecitazione che è una funzione del tempo. Con un carico applicato secondo una funzione a gradino del tempo, il fattore d'intensità della sollecitazione è negativo dal momento in cui la prima onda arriva alla punta della fenditura sino al momento dell'arrivo dell'onda de Rayleigh. In questo istante preciso assume il suo valore statico appropriato, che viene quindi mantenuto. Vengono discussi i casi generali dei carichi spaziali distribuiti e/o dei carichi d'urto perpendicolare variabili nel tempo. p;a;y;y;мo;t;p;e;нa; пp;o;блe;мa; плo;y;кo;й дe;фo;p;мa;ции v; y;лc;khcy;a;e; пo;лc;плo;y;кo;y;t;нo;й t;p;e;щины v; нe;o;гp;a;ниkhcy;e;ннo;м, c;пp;c;гo;м, t;v;e;p;дo;м t;e;лe;. 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