Sharp notches occur in constructions and lead to stress concentrations. Thus they are dangerous points of constructions and must be properly evaluated. In the present study the effect of a free surface on crack initiation conditions is observed and evaluated by means of a 3D model of a specimen with a sharp notch and by means of the finite fracture mechanics of general singular stress concentrators (GSSCs). The effect of a free surface on crack propagation and the crack front shape is described in many publications (Hutař et al., 2010; He et al., 2016; Oplt et al., 2019). Concerning GSSCs (sharp notches, bi-material notches, sharp material inclusions, etc.) crack initiation conditions can also be influenced by the presence of the free surface. In our study we suppose the case of a sharp notch in a homogeneous material with a straight notch front perpendicular to the free surface. In this case a crack can be initiated either from the central region of the notch front or at the vertex point (the point where the notch front intersects the free surface). In order to assess the crack initiation conditions in the 3D model, the critical quantity criterion is employed (Klusák et al., 2019). This criterion can be easily used with the knowledge of basic material parameters and with the use of results of finite element calculations of the assessed notch. It is shown that the place of crack initiation depends on the direction of external loading and thus on a mixity of normal and shear modes of loading. A comparison of results of 2D and 3D models is discussed.

尖锐的缺口出现在结构中并导致应力集中。因此，它们是结构的危险点，必须进行适当评估。在本研究中，通过具有尖锐缺口的样品的3D模型以及通用奇异应力集中器（GSSC）的有限断裂力学，观察并评估了自由表面对裂纹萌生条件的影响。在许多出版物中都描述了自由表面对裂纹扩展和裂纹前部形状的影响（Hutař等，2010; He等，2016; Oplt等，2019）。关于GSSC（锋利的缺口，双材料缺口，尖锐的材料夹杂物等），裂纹的产生条件也可能受到自由表面的影响。在我们的研究中，我们假设在均质材料中有一个锋利的缺口，而该缺口的前端垂直于自由表面。在这种情况下，可以从缺口前端的中央区域或在顶点（缺口前端与自由表面相交的点）处引发裂纹。为了评估3D模型中的裂纹萌生条件，采用了临界量标准（Klusák等，2019）。借助基本的材料参数知识以及评估缺口的有限元计算结果，可以轻松使用此标准。结果表明，裂纹萌生的位置取决于外部载荷的方向，进而取决于法向和剪切载荷模式的混合性。讨论了2D和3D模型结果的比较。在这种情况下，可以从缺口前端的中央区域或在顶点（缺口前端与自由表面相交的点）处引发裂纹。为了评估3D模型中的裂纹萌生条件，采用了临界量标准（Klusák等，2019）。借助基本的材料参数知识以及评估缺口的有限元计算结果，可以轻松使用此标准。结果表明，裂纹萌生的位置取决于外部载荷的方向，进而取决于法向和剪切载荷模式的混合性。讨论了2D和3D模型结果的比较。在这种情况下，可以从缺口前端的中央区域或在顶点（缺口前端与自由表面相交的点）处引发裂纹。为了评估3D模型中的裂纹萌生条件，采用了临界量标准（Klusák等，2019）。借助基本的材料参数知识以及评估缺口的有限元计算结果，可以轻松使用此标准。结果表明，裂纹萌生的位置取决于外部载荷的方向，进而取决于法向和剪切载荷模式的混合性。讨论了2D和3D模型结果的比较。为了评估3D模型中的裂纹萌生条件，采用了临界量标准（Klusák等，2019）。借助基本的材料参数知识以及评估缺口的有限元计算结果，可以轻松使用此标准。结果表明，裂纹萌生的位置取决于外部载荷的方向，从而取决于法向和剪切载荷模式的混合性。讨论了2D和3D模型结果的比较。为了评估3D模型中的裂纹萌生条件，采用了临界量标准（Klusák等，2019）。借助基本的材料参数知识以及评估缺口的有限元计算结果，可以轻松使用此标准。结果表明，裂纹萌生的位置取决于外部载荷的方向，从而取决于法向和剪切载荷模式的混合性。讨论了2D和3D模型结果的比较。结果表明，裂纹萌生的位置取决于外部载荷的方向，进而取决于法向和剪切载荷模式的混合性。讨论了2D和3D模型结果的比较。结果表明，裂纹萌生的位置取决于外部载荷的方向，进而取决于法向和剪切载荷模式的混合性。讨论了2D和3D模型结果的比较。