George Rankine Irwin

Введение

Джордж Рэнкин Ирвин (26 февраля 1907 - 9 октября 1998) - американский ученый в области механики разломов и прочности материалов. Он был известен во всем мире своими исследованиями по деформации материалов.

Ранние годы и образование

Джордж Р. Ирвин родился в Эль-Пасо, штат Техас. Его семья переехала в Спрингфилд, штат Иллинойс, где он учился в школе. Он учился в Колледже Нокса в Гейлсбурге, штат Иллинойс и получил высшую степень. Степень бакалавра английского языка в 1930 году. После дополнительного года обучения физике он перешёл в Университет Иллинойса в Урбане-Шампейн, где учился с 1931 по 1935 год. Он получил степень доктора философии. Д. из Университета Иллинойса в 1937 году; его диссертация была посвящена массовому соотношению изотопов лития.

Карьера

В 1937 году он присоединился к военно-морской исследовательской лаборатории США (NRL) в Вашингтоне, где работал до 1967 года. Там он работал над баллистикой, в частности над механикой проникновения снарядов в цели. Здесь он разработал методы определения проникновения снаряда в цель. Эта работа была завершена в течение Второй мировой войны. Часть этой работы привела к разработке нескольких неметаллических брони (см. броня транспортных средств). Это в сочетании с наблюдением, что толстые бронеплочи, сделанные из пластичного материала (такого как сталь), ломаются в хрупкой манере во время испытательных выстрелов, вызвало его интерес к хрупким переломам. В 1946 году он был назначен ответственным за проект по хрупким переломам в НЛР, а в 1948 году он был повышен с руководителя отделения баллистики НЛР до помощника начальника отдела механики. В 1950 году он был снова повышен до начальника отдела механики. Он служил в этом качестве до выхода на пенсию в 1967 году. Классический подход к ломким переломам в конце 1940-х годов был разработан в начале 1920-х годов, после работы А. А. Гриффит. Гриффит показал, что критерий нестабильности может быть получен для трещин в хрупких материалах на основе изменения потенциальной энергии структуры по мере роста трещин. Подход Гриффита был глобальным и не мог быть легко расширен для размещения структур с конечными геометрией, подвергаемых различным типам нагрузок. Считалось, что теория применима только к ограниченному классу чрезвычайно хрупких материалов, таких как стекло или керамика. Ирвин заметил, что процесс лома в металлах включает неэластичную работу на конце трещины. Это наблюдение позволило ему изменить теорию Гриффита, включив пластическую работу перелома в дополнение к классической поверхностной энергии образования трещин. В рамках этой работы Ирвин определил фундаментальную концепцию фактора интенсивности напряжения и критического фактора интенсивности напряжения плоскости напряжения (KIC), который является свойством материала. Он участвовал в разработке нескольких стандартов и возглавлял несколько комитетов Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM). В 1967 году Ирвин был принят в Университет Лихай в качестве профессора Университета Боинга своим давним коллегой Полом С. Парисом, отцом современных методов прогнозирования роста трещин и их контроля в конструкциях самолетов. Ирвин служил пять лет, прежде чем достиг обязательного пенсионного возраста. В течение своего пребывания в должности он продолжил сотрудничество с Парижем и сотрудничал, влиял или помогал многим известным людям в сообществе механиков переломов, включая: Ф. Эрдогана на трещинах в тонкостенных конструкциях оболочки; А. А. Второе. Уэллс из Британского института сварки по характеристике перелома в обычно гибких стальных конструкциях; Ф. А. Макклинток, Массачусетский технологический институт и Джон У. Хатчинсон, Гарвардский университет, по разработке механических процедур перелома при наличии существенной гибкости; Джеймс Р. Райс, Гарвардский университет, по разработке интегрального подхода J для характеристики начала роста трещин в гибких материалах; Л. Б. Фрёнд, Университет Брауна и М. Ф. Каннинен, Юго-западный исследовательский институт, по динамике инерциального распространения и остановки ограниченных трещин. После ухода из университета Лехай в 1972 году Ирвин присоединился к факультету Университета Мэриленда, Колледж-Парк, где он работал в области динамического перелома, в частности, связанных с трещины арест и последствия потери охлаждающей жидкости аварии в атомной электростанции.

In 1937 he joined the US Naval Research Laboratory (NRL) in Washington D. C. where he worked until 1967. There he worked on ballistics, specifically on the mechanics of projectiles penetrating targets. Here he developed methods for determining the penetration force that a projectile exerts on its target. This work was completed throughout the Second World War. Part of this work led to the development of several nonmetallic armors (see vehicle armor). This coupled with his observation that thick armor plate made from ductile material (such as steel) failed in a brittle manner during test firings initiated his interest in brittle fracture. In 1946 he was made responsible for the project on brittle fracture at the NRL and in 1948 he was promoted from the head of the Ballistics Branch of the NRL to associate superintendent of the Mechanics Division. In 1950 he was again promoted to superintendent of the Mechanics Division. He served in that capacity until his retirement from government service in 1967. The classical approach to brittle fracture in the late 1940s had been developed in the early 1920s, following the work of A. A. Griffith. Griffith had shown that an instability criterion could be derived for cracks in brittle materials based on the variation of potential energy of the structure as the crack grew. The Griffith approach was global and could not easily be extended to accommodate structures with finite geometries subjected to various types of loadings. The theory was considered to apply only to a limited class of extremely brittle materials, such as glasses or ceramics. Irwin observed that the fracture process in metals involved nonelastic work at the crack tip. This observation permitted him to modify the Griffith theory by incorporating a plastic work of fracture in addition to the classical surface energy of crack formation. As part of this work, Irwin defined the fundamental concept of a Stress Intensity Factor and the critical plane strain stress intensity factor (KIC) which is a material property. He was involved in the development of several standards and led several committees for the American Society for Testing and Materials (ASTM). In 1967, Irwin was recruited to Lehigh University as the Boeing University Professor by long time collaborator Paul C. Paris, the father of modern methods for predicting crack growth and its control in aircraft structures. Irwin served for five years before reaching mandatory retirement age. In his tenure, he continued his collaboration with Paris, and collaborated with, influenced, or assisted many notable individuals in the fracture mechanics community, including:
F. Erdogan on cracks in thin walled shell structures;
A. A. Wells of the British Welding Institute on characterizing fracture in normally ductile steel structures;
F. A. McClintock, Massachusetts Institute of Technology and John W. Hutchinson, Harvard University, on the development of fracture mechanics procedures in the presence of substantial ductility;
James R. Rice, Harvard University, on developing the J integral approach for characterizing the onset of crack growth in ductile materials;
L. B. Freund, Brown University, and M. F. Kanninen, Southwest Research Institute, on the dynamics of inertial limited crack propagation and arrest. After retiring from Lehigh University in 1972, Irwin joined the faculty of the University of Maryland, College Park where he worked in the field of dynamic fracture, specifically concerned with crack arrest and the implications in a loss of coolant accident in a nuclear power plant.