Physics of toughness. A kinetic approach of the brittle–ductile transition and of the role of plastic instabilities

The thermodynamical stability of a crack is analyzed in terms of plastic dissipation due to dislocation motion in the plastic zone, and of reduction of the stress intensity factor due to crack tip blunting. The stability criterion thus obtained provides a simple diption of the brittle–ductile transition, and of the influence of yield stress, work hardening coefficient, and strain‐rate sensitivity on toughness. Furthermore, the blunting approximation is shown to be valid in most cases, and is conveniently applied to the treatment of toughness in the case of plastic instabilities, as slip bands, Lüders bands, or Portevin le Chǎtelier plastic waves. La stabilité thermodynamique d'une fissure est analysée en termes de dissipation plastique due au mouvement des dislocations dans la zone plastique, et de réduction du facteur d'intensité de contraintes dǔe à l'émoussement de la těte de fissure. Le critère de stabilité ainsi obtenu fournit une description simple de la transition ductile–fragile, et de l'influence de la limite élastique, du coefficient d'écrouissage et de la sensibilité à la vitesse sur la ténacité. De plus, on montre que l'approximation consistant à ne prendre en compte que l'émoussement est valable dans la plupart des cas, et est appliquée au traitement du problème de ténacité dans le cas d'instabilités plastiques telles que bandes de glissement, bandes de Lüders ou ondes plastiques de Portevin le Chǎtelier.