Microvoid growth and failure in the ligament between a hole and a blunt crack tip

Large deformation finite element analysis has been used to study the near crack tip growth of a cylindrical void ahead of a blunting crack. Such voids are often nucleated at elongated inclusions in specimens cut from rolled steel plates in the long transverse direction. The presence of smaller-scale voids nucleated at carbides or precipitate particles was taken into account by using Gurson's equations to describe the constitutive behavior of the material. Using the modification to Gurson's model introduced by Tvergaard and Needleman [22] we have been able to study the formation and subsequent growth of the microcrack in the ligament between the hole and the crack. Estimates for the crack tip opening displacement for fracture initiation were obtained and compared with those of a fully dense elastic-plastic material.RésuméOn a fait appel à l'analyse par éléments finis des grandes déformations pour étudier la croissance d'une cavité cylindrique située au voisinage immédiat de la pointe d'une fissure en cours d'arrondissement. De telles cavités sont souvent créées sur des inclusions allongées que l'on rencontre dans des éprouvettes prélevées en travers d'une tôle d'acier laminée. On a pris en considération la présence de cavités de plus petite taille, créées autour de carbures ou d'autres précipités, en utilisant les équations de Gurson pour décrire l'état constitutif du matériau.En recourant à la modification du modèle de Gurson, proposé par Tvergaard et Needleman, il a été possible d'étudier la formation, puis la croissance d'une microfissure dans le ligament compris entre la fissure et la cavité.On a obtenu des estimations du déplacement d'ouverture de l'extrémité de la fissure, qui correspond à l'amorçage d'une rupture, et l'on a comparé des estimations avec celles correspondant à un matériau élasto-plas-tique idéalement dense.