异型管扭曲环向周期裂纹应力强度因子

张芳瑶，陈 松，蔡永梅，王 伟，谢禹钧(辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001)

异型管扭曲环向周期裂纹应力强度因子

张芳瑶，陈 松，蔡永梅，王 伟，谢禹钧
(辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001)

断裂是工程结构中常见的失效形式之一，控制结构断裂的重要参量是应力强度因子。本文以异型管周期裂纹为例，提出了利用J2守恒积分求解II型裂纹的应力强度因子方法。

周期裂纹管；裂纹；应力强度因子；J2积分守恒；异型管

异型管在工程结构中得到了十分广泛的应用，其常见缺陷为裂纹和类裂纹。含有环向周期裂纹的异型管是一种典型的三维结构。通常，对于无限大二维及三维弹性体裂纹问题，给出应力强度因子的解析解相对容易。但当考虑到边界对裂纹的影响时，如单边裂纹板条、三维薄壁有限边界裂纹等问题，给出满足边界条件的解析解相当困难[1]。这类问题通常可以通过数值解的方法进行求解。

近年来，谢禹钧[2-3]提出了利用积分守恒的方法来求解裂纹应力强度因子，该方法最大的特点是计算简单并且能够求解出封闭解。本文对受扭转载荷的环向周期裂纹管裂纹尖端的应力强度因子进行研究，并给出了利用J2守恒积分来求解II型应力强度因子的方法。

1 周期裂纹构形

异型管如图1所示，即设置十字加强筋的薄壁圆管，并带有环向周期裂纹和承受扭矩T作用。十字加强筋的厚度为tj，异性管中径为2R，厚度为t。

以下各节将给出利用J2守恒积分求解该异型周期裂纹管Ⅱ型应力强度因子的详细过程。……