Fracture Mechanics at Intermediate Rates of Loading : The Influence of the Acceleration on Compact Tension Tests

Abstract
Compact Tension specimens were loaded at 1 and 7 m/s with two different accelerations imposed. Experimental photoelastic patterns recorded by a high speed camera were compared with those simulated by dynamic elastic Finite Element (FE) analysis. The positive results of this comparison validated the FE analysis. It is demonstrated that when the initial acceleration of the specimen is low (using a damper in the loading device), static analysis can be applied for both testing speeds used. In high accelerations tests (without damper used), a transient dynamic stress state in the specimens is found, therefore a dynamic analysis should be used. Furthermore, in high acceleration tests a transient mixed mode of loading at the crack tip occurs.

Résumé
Deux accélérations différentes sont imposées à des éprouvettes de tension compacte (CT) sollicitées à 1 et 7 m/s. Les contraintes sont visualisée par la photoélasticité à l'aide d'une caméra à haute vitesse, et comparées avec les franges photoélastiques simulées par éléments finis. Les résultats positifs de ces comparaisons permettent ce valider les calculs. Il est démontré par là que lorsque l'accélération initiale de l'échantillon est réduite par un amortisseur dans le système de chargement, l'analyse statique est applicable. Pour les accélérations élevées, un état de contrainte dynamique transitoire est prédominent dans la phase initiale du chargement, et l'analyse dynamique doit être appliquée. De plus, dans ces tests une mixité de mode est présente en tête de fissure.