Size Effect on Strength of Quasibrittle Structures with Reentrant Corners Symmetrically Loaded in Tension / Zdenek P. Bazant in Journal of engineering mechanics, Vol. 132 N°11 (Novembre 2006)  

Size Effect on Strength of Quasibrittle Structures with Reentrant Corners Symmetrically Loaded in Tension = Classement de l'Effet sur la Force des Structures Quasi-Fragiles avec les Coins de Réentrée Symétriquement Chargés dans la Tension [texte imprimé] / Zdenek P. Bazant, Auteur ; Qiang Yu, Auteur ; Xi, Yunping, Éditeur scientifique . - 2006 . - 1168-1176 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°11 (Novembre 2006) . - 1168-1176 p.

Mots-clés :	Size effects Fracture Concrete Notches Stress concentration Effet de taille Concret Entailles Concentration d'effort Ruptures
Index. décimale :	620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux
Résumé :	The effect of V-notches (or reentrant corners) on fracture propagation has been analyzed for brittle materials, but not for quasi—brittle materials such as concrete, marked by a large material characteristic length producing a strong size effect transitional between plasticity and linear elastic fracture mechanics. A simple size effect law for the nominal strength of quasi—brittle structures with symmetrically loaded notches, incorporating the effect of notch angle, is derived by asymptotic matching of the following five limit cases: (1) Bazant’s size effect law for quasi—brittle structures with large cracks for notch angle approaching zero; (2) absence of size effect for vanishing structure size; (3) absence of size effect for notch angle approaching π; (4) plasticity-based notch angle effect for vanishing size; and (5) the notch angle effect on crack initiation in brittle structures, which represents the large-size limit of quasibrittle structures. Accuracy for the brittle large-size limit, with notch angle effect only, is first verified by extensive finite-element analyses of bodies with various notch angles. Then a cohesive crack characterized by a softening stress-separation law is considered to emanate from the notch tip, and the same finite-element model is used to verify and calibrate the proposed law for size and angle effects in the transitional size range in which the body is not far larger than Irwin’s material characteristic length. Experimental verification of the notch angle effect is obtained by comparisons with Dunn et al.’s extensive tests of three-point-bend notched beams made of plexiglass (polymethyl methacrylate), and Seweryn’s tests of double-edge-notched tension specimens, one set made of plexiglass and another of aluminum alloy. L'effet des entailles en V (ou des coins de réentrée) sur la propagation de rupture a été analysé pour les matériaux fragiles, mais pas des matériaux de quasi fragile tels que le béton, marqué par une grande longueur caractéristique matérielle produisant un effet fort de taille transitoire entre la plasticité et la mécanique élastique linéaire de rupture. Une loi simple d'effet de taille pour la force nominale des structures de quasi fragile avec les entailles symétriquement chargées, incorporant l'effet de l'angle d'entaille, est dérivée par l'assortiment asymptotique des cinq cas suivants de limite : (1) loi d'effet de taille de Bazant’s pour des structures de quasi fragile avec de grandes fissures pour l'angle d'entaille approchant zéro ; (2) absence d'effet de taille pour disparaître la taille de structure ; (3) absence d'effet de taille pour l'angle d'entaille approchant π ; ; (4) effet plasticité-basé d'angle d'entaille pour disparaître la taille ; et (5) l'effet d'angle d'entaille sur le déclenchement de fente en structures fragiles, qui représente la limite de grande taille des structures de quasi fragile. L'exactitude pour la limite de grande taille fragile, avec l'effet d'angle d'entaille seulement, est d'abord vérifiée par des analyses étendues d'élément fini des corps avec de divers angles d'entaille. Alors une fente cohésive caractérisée par une loi se ramollissante de soumettre à une contrainte-séparation est considérée comme émanere du bout d'entaille, et le même modèle d'élément fini est employé pour vérifier et calibrer la loi proposée pour des effets de taille et d'angle en classe de grandeur transitoire dans laquelle le corps n'est pas bien plus grand que la longueur de caractéristique de matériel d'Irwin’s. La vérification expérimentale de l'effet d'angle d'entaille est obtenue par des comparaisons avec Dunn et les essais étendus d'al.’s de trois-point-plient les faisceaux entaillés faits de plexi glass (méthacrylate de polymethyl), et les essais de Seweryn’s des spécimens double-bord-entaillés de tension, d'un ensemble fait de plexiglass et des autres de l'alliage d'aluminium.
DEWEY :	620.1
ISSN :	0733-9399
En ligne :	z-bazant@northwestern.edu, qiangyu@northwestern.edu