Ceramics-Silikáty 32, (2) 125 - 138 (1988)

Nevýhodou metody určování lomové houževnatosti, která užívá vzorek se ševronovým zářezem, je neznalost přesné K-kalibrační funkce faktoru intenzity napětí pro trhlinu vznikající v zářezu vzorku při namáhání ohybem. Tato funkce se dosud nahrazovala aproximacemi z přibližných analytických řešení. V článku je zpracováno trojrozměrné numerické řešení metodou konečných prvků, které ukazuje, že všeobecně užívaná přibližná řešení mohou dávat zdánlivě vyšší hodnoty lomové houževnatosti křehkých materiálů. Odlišná délka trhliny, při níž dochází podle jednotlivých řešení k přechodu od stabilního k nestabilnímu šíření trhliny, poskytuje možnost experimentálního ověření správnosti výsledku numerického řešení.

Fracture toughness of ceramic materials, K_Ic, is a significant quantity associated with the life and reliability of ceramic components in their engineering applications. This is why it should be determined as precisely as possible. The method based on specimens with chevron notches avoids a number of errors usually involved in the application of other methods. However, there is the disadvantage that the calibrating K function of the stress intensity factor for the crack arising at the notch of the specimen on bending is not precisely known. The function has so far been substituted by approximations provided by analytical solutions of insufficient accuracy. The paper presents a three-dimensional numerical solution by the finite elements method which shows that the generally employed approximate solutions may give apparently higher results for fracture toughness of brittle materials. The different crack lengths yielded by the individual solutions at the transition from the stable crack growth to the unstable one, allows the results of numerical solutions to be verified experimentally.