Abstract
At a micro-sclae, fracture often starts in the vicinity of inclusions in a deforming matrix where the local stress and strain conditions may lead to either failure of the inclusion/matrix interface or of the particle itself. Analytic solutions are available for the local stress and strain fields near an elastic inclusion in an elastically deforming matrix but for plastic deformation it is necessary to resort to numerical analyses. Here a numerical solution is presented for a spherical elastic inclusion in an elastic/plastic matrix, concentrating largely on the particle/matrix interface which is of relevance to ductile fracture. Solutions are also presented for rigid and elastic inclusions in hardening and non-hardening matrices.
Résumé
A une échelle microscopique, une rupture démarre souvent au voisinage d'inclusions dans une matrice déformée où les conditions de contrainte et de déformation locales peuvent conduire soit à une rupture de l'interface inclusion/matrice ou de la particule elle-même. Des solutions analytiques sont disponibles pour déterminer les champs locaux de contrainte et de déformation au voisinage d'une inclusion élastique dans une matrice élastiquement déformée, mais pour des déformations plastiques, il est nécessaire de recourir à des analyses numériques. On présente ici une solution numérique applicable à une inclusion élastique sphérique dans une matrice élasto-plastique, en se concentrant largement sur l'interface particule/matrice qui est en cause dans la rupture ductile. Des solutions sont également présentées pour des inclusions rigides et élastiques situées dans des matrices en matériau durcissable ou non durcissable.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Explore related subjects
Discover the latest articles, news and stories from top researchers in related subjects.Avoid common mistakes on your manuscript.
References
J.D. Eshelby, Proceedings of the Royal Society A241 (1957) 376–396.
J.N. Goodier, ASME Applied Mechanics Magazine 55 (1933) 39–44.
J. Orr and D.K. Brown, Engineering Fracture Mechanics 6 (1974) 261–274.
A.S. Argon, J. Im and R. Safoglu, Metallurgical Transactions 6A (1975) 825–837.
P.V. Marcal and I.P. King, International Journal of Mechanical Sciences 9 (1967) 143–155.
F.A. McClintock and S.S. Rhee, in Proceedings of the 4th US National Congress on Applied Mechanics 2 (1962) 1002.
J.R. Rice and D.M. Tracey, Journal of the Mechanics and Physics of Solids 17 (1969) 201–217.
R.M. McMeeking and J.R. Rice, International Journal of Solids and Structures 11 (1975) 601–616.
J.C. Nagtegaal, D. Parks and J.R. Rice, Computer Methods Applied Mechanical Engineering 4 (1974) 153–177.
A.L. Gurson, Transactions ASME Journal of Engineering Materials Technology 99 (1972) 2–15.
O.C. Zienkiewicz and D.V. Phillips, International Journal of Numerical Methods in Engineering 3 (1971) 519–528.
R.D. Thomson and J.W. Hancock, To be published (1984).
American Institute of Physics Handbook, 3rd Ed, McGraw-Hill, New York (1972) 2–52.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Thomson, R.D., Hancock, J.W. Local stress and strain fields near a spherical elastic inclusion in a plastically deforming matrix. Int J Fract 24, 209–228 (1984). https://doi.org/10.1007/BF00032684
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00032684