Irwin a étudié le mécanisme de fissuration à l'impact.
En 1937, il est recruté par le Naval Research Laboratory (NRL) de Washington D.C.[1] et y travaille jusqu'en 1967. Il s'y consacre à la balistique, et plus particulièrement au mécanisme de perforation des projectiles, dont il n'achève la description qu'au cours de la Seconde guerre mondiale. Il étudie ensuite les blindagesnon-métalliques; ces recherches, jointes à l'observation selon laquelle les blindages épais faits d'un métal ductile comme l'acier, périssent par rupture fragile à l'impact, portent son intérêt sur la rhéologie des matériaux aux grandes vitesses de déformation.
L'approche classique de la rupture fragile remonte aux travaux pionniers du Britannique Alan Arnold Griffith, à la fin des années 1920: à partir de considérations sur la variation de l'énergie élastique d'une fissure, Griffith détermine un critère de rupture fragile; mais la théorie de Griffith est phénoménologique, et il est difficile de l'étendre à des pièces de taille finie soumises à des chargements quelconques. Au surplus, cette théorie ne semble convenir que pour une classe particulière de matériaux: celle des matériaux très fragiles comme le verre ou la céramique. Irwin observe que le processus de fissuration des métaux met en jeu un travail de déformation inélastique en pointe de fissure. Cette observation lui permet de perfectionner la théorie de Griffith en ajoutant à l'énergie superficielle de fissuration un travail d'écoulement plastique[1]. C'est dans le cadre de ces recherches qu'Irwin définit le concept essentiel de facteur de concentration de contrainte[2] (KIC) qui est depuis une caractéristique rhéologique bien identifiée.
En 1946, il prend la direction du Département de Balistique du NRL, est promu directeur adjoint (1948) puis directeur (1950) de la Division des Essais Mécaniques, poste qu'il conserve jusqu'à sa retraite de l'Armée en 1967. Il participe à plusieurs commissions de normalisation de l’American Society for Testing and Materials (ASTM).
En 1967, Irwin se voit proposer par son ex-collaborateur Paul C. Paris, spécialiste de la fissuration par fatigue des tôles, la chaire Boeing de l'université Lehigh. Irwin peut y enseigner 5 ans avant d'être rattrapé par la limite d'âge; avec le Pr. Paris, il peut collaborer avec diverses personnalités de la science des matériaux:
F. Erdogan, sur la fissuration des structures à coque mince;
A. A. Wells, du British Welding Institute, sur la rupture des tôles en acier doux;
1 2 Arun Shukla, Practical Fracture Mechanics in Design, New York, Marcel Dekker, (réimpr.2e) (ISBN0824758854), «1. Historical Developments in Fracture Mechanics and Overview»
↑ S.Y. Yarema, «On the contribution of G. R. Irwin to fracture mechanics», J. Mater. Sci., no31, , p.617–623 (DOI10.1007/BF00558797)
↑ A. A. Wells, «George Rankin Irwin. 26 February 1907 -- 9 October 1998: Elected For.Mem.R.S. 1987», Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, vol.46, , p.269 (DOI10.1098/rsbm.1999.0084)
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