拉载下环向穿透裂纹位于圆柱壳固定端的弹塑性解

基于薄壳半膜力理论和Dugdale模型,针对环向穿透裂纹位于其固定端的圆柱壳,推导了其在轴拉载荷作用下的裂纹尖端张开位移(CTOD)、J积分、由裂纹所引起的附加变形等一套相对完整的弹塑性解。除少数数值求根外,均为显式计算,并可涵盖塑性破坏。该解可方便地用于不同断裂参数、裂纹长度以及几何参数的系列计算,弥补了目前缺乏本问题理论解析解的不足。     

弯载下位于刚性固定端周向壁穿裂纹的圆柱壳弹塑性解

金属圆柱壳结构常见于大型复杂结构系统中。这类构件在其端部与其它构件相连接是工程上常见的结构形式。由于连接处焊接热影响或实际复杂内力的作用，在连接处产生疲劳裂纹的几率相对增大；另一方面，由于高韧性材料的应用，使得弹塑性裂纹更为常见。然而到目前为止尚无这类问题的弹塑性理论解析。本文针对受弯曲载荷作用下的周向壁穿裂纹位于固定端的圆柱壳，基于半膜力壳理论及Dugdale模型，推导了裂纹尖端张开位移(CTOD)和裂纹尖端张开角度(CTOA)等一套相对完整的弹塑性解析解。该解除少数数值求根外，均为显式表达，可用于裂纹起裂、撕裂计算，追踪此类由弹塑性裂纹的存在所引起的圆柱壳结构的柔度以及裂纹撕裂条件下的极限承载能力等变化过程，弥补了这类工程问题解析解空缺的不足。     

弯载下中长圆柱壳表面裂纹的线弹簧模型解

针对含环向表面裂纹的中长圆柱壳,基于薄壳半膜力理论和线弹簧模型,导出了其在弯载作用下的解析解,并给出了相应的表面裂纹前缘的应力强度因子的计算公式以及表面裂纹存在对整个圆柱壳柔度的影响的表达式。研究表明,对于中长圆柱壳中的较长裂纹,裂纹前缘最深点处的应力强度因子对裂纹前缘的形状并不敏感;相应的数值计算结果表明,本文的解与有限元结果的误差不超过3%。