Fracture initiation and propagation from a center of dilatation

Abstract

Stress wave propagation, crack initiation, crack motion, crack arrest and the interaction of stress waves and cracks were examined in an experimental study. Dynamic photoelasticity used in conjunction with ultra-high speed photography provided full-field visualization of the several phases in the dynamic fracture process. Two fundamental problems were examined—the full-plane and the half-plane with a tensile type center of dilatation. The fracture process was characterized for both of these problems for the case where the pressure pulse at the dilatational source was of extremely short duration. The importance of the reflected stress waves in extending the fracture zone is clearly established.

Résumé

Au cours d'une étude expérimentale, on a examiné la propagation d'ondes associées à la mise sous contrainte, l'amorcage, le mouvement et l'arrêt d'une fissure et l'interaction d'ondes de mise sous contraintes et de fissures.

Le recours à la photoélasticité dynamique en combinaison avec la photographie à vitesse ultrarapide a permis une visualisation complète de diverses phases du processus de rupture dynamique. Deux problèmes fondamentaux ont été examinés selon que le centre de dilatation par traction est dans un plan complet ou dans un demi-plan.

Pour chacun de ces problèmes, on a pu caractériser le processus de rupture dans le cas où l'impulsion de pression sise au centre de la source de dilatation est d'une durée extrèmement brève.

L'importance des ondes de contraintes qui se réfléchissent lorsque s'étend la zône de rupture est clairement établie.