Simulation of crack growth and interaction in compression

The Fairhurst-Cook model of extensive 2-D crack growth in compression is verified via different numerical techniques. Experimental results show that even though in 3-D, single cracks do not grow extensively, in samples with two suitably located cracks new large cracks can be produced which tend to split the sample. In multicrack situations with high crack densities either new cracks are initiated or wings of some existing cracks are made to grow further. On the basis of the dipole (far-field) asymptotic model, it has been found that although the effect of crack interaction is negligible even for crack spacings comparable with their diameter, there are special crack locations where the crack-generated stresses acting in directions perpendicular to the axis of compression are capable of producing new large cracks. Further growth of these new cracks can also be modeled by a 2-D model similar to that of Fairhurst-Cook. Le modèle bi-dimensionel de Fairhurst-Cook représentant la croissance d’une fissure en compression est νérifié par l’entremise de différentes techniques numériques. Les résultats expérimentaux montrent que si même une seule fissure tri-dimensionelle ne s’accroît pas amplement, dans les échantillons où deux fissures sont convenablement localisées des grandes nouvelles fissures peuvent se produire qui tendent de cliver l’échantillon. Dans les situations de multi-fissures de hautes densités soit les nouvelles fissures sont initiées, soit les ailes de certaines fissures existantes s’accroîent davantage. A partir du modèle du dipole (champ éloigné)asymptotique, on a trouvé que malgré l’effet de l’interaction d’une fissure est négligeable même pour les espacements des fissures comparables àleurs diamètres, il existe des emplacements spéciaux de fissures où les tensions générésagissantes dans les directions perpendiculaires à l’axe de compression sont capables de produire des nouvelles fissures. La croissance additionnelle de ces nouvelles fissures est simutée par un modèle bi-dimensionel similaire à celui de Fairhurst-Cook. Das Fairhurst-Cook Modell des ausgedehnten zweidimensionalen Rißwachstums in Druck wird durch verschiedene numerische Methoden bestätigt. Experimentelle Ergebnisse zeigen auf, daß, obwohl im dreidimensionalen Raum einzelne Risse nicht übermäßig wachsen, in Exemplaren mit zwei geeignet liegenden Rissen neue große Risse gebildet werden können, die zur Spaltung des Exemplars führen. Im Falle von Mehrfachrissen mit hoher Rißdichte werden entweder neue Risse eingeleitet oder Abzweigungen von bestehenden Rissen zum Weiterwachstum verleitet. Auf der Basis des asymptotischen Dipol (far-field) Modelles wurden spezielle Rißlagen gefunden, bei denen von den Rissen erzeugte Spannungen, die in Richtungen senkrecht zur Druckachse wirken, in der Lage sind, neue große Risse zu erzeugen, obwohl der Einfluß von Rißwechselwirkungen sogar für Rißabstände von der Größe ihres Durchmessers vernachlässigt werden kann. Das weitere Wachstum dieser neuen Risse kann gleichfalls durch ein zweidimensionales Modell ähnlich des Fairhurst-Cook Modells dargestellt werden.