含裂纹有限加筋板应力强度因子的求解.pdf

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1、第9卷第1期船舶力学VoI.9No.12005年2月JournaIofShipMechanicsFeb.2005文章编号!1007-7294"2005#01-0084-05含裂纹有限加筋板应力强度因子的求解姜翠香!赵耀!刘土光华中科技大学交通科学与工程学院9湖北武汉430074摘要!基于裂纹问题的复应力函数方法9对含裂纹有限加筋板中裂纹表面作用分布力时的应力强度因子进行了分析求解O对有限加筋板离散化9不考虑弯曲的影响9将筋条对裂纹板的作用力转化为作用在板边界的切向力9通过对受边界切向力作用的含裂纹有限板问题的求解9从而求解了含裂纹有限加筋

2、板的问题O关键词!裂纹9有限加筋板9应力强度因子9离散化中图分类号!0346文献标识码!ASolutionforthestressintensityfactorofafiniteinternallycrackedstiffenedplateJIANCCui-xiang,ZHAoYao,LIUTu-guang(TrafficScience&EngineeringCoIIege,HuazhongUniversityofScience&TechnoIogy,Wuhan430074,China)Abstract!TheprobIemofafini

3、teinternaIIycrackedstiffenedpIatewithIoadonthecracksurfaceisstud!iedinthispaper.ThebendingeffectisnegIectedintheinvestigation.ltisassumedthatthetangentiaItrac!tionaIongtwosidesofthecrackedpIateisconvertedintothetensionbodyforceofthestripstiffener.AfterusingthecompatibiIit

4、yconditionofthedispIacementbetweentheedgeofthecrackedpIateandthestrip,thefinaIsoIutionisobtained.Keywords:crack;finitestiffenedpIate;stressintensityfactor;discretization1前言由于加筋板具有重量轻结构效率高及止裂性能好等优点9因此在航天航空船舶与海洋工程等结构领域中得到了广泛的应用O对含裂纹加筋板的力学行为进行研究9以确定结构是否具有破损安全或安全裂纹扩展的能力具有重要

5、的工程意义O在线弹性范围9应力强度因子是确定含裂纹结构的破损安全应力和裂纹扩展的重要参数O对含裂纹加筋板应力强度因子的研究已见于较多文献9例如Chen[1]对拉伸时中心开裂有限加筋板裂纹端的应力强度因子进行了计算9Tsamasphyros[2]也研究了含裂纹加筋板的应力强度因子9lsida[3]也曾对含裂纹有限加筋板中结构尺寸及边界条件对应力强度因子的影响进行过研究O裂纹表面作用分布力的情况是含裂纹损伤加筋板问题研究的基本力学模型之一9在实际问题的分析中常常会遇到这种情形O本文的研究基于含直裂纹问题的复应力函数解法9对加筋板中的筋板进行

6、离散化9略去弯曲的影响9将筋条对板的作用力转化为作用在板边界的切向力9从而将含裂纹的有限加筋板问题转化为含裂纹的有限板问题来研究O本文进行了实例计算并给出了系列数值结果O收稿日期2004-03-17作者简介姜翠香1967-)9女9华中科技大学交通科学与工程学院博士研究生O第l期姜翠香等含裂纹有限加筋板应力85!分析方法含中心裂纹的有限加筋板裂纹尖端表面作用均布力g将加筋板中的加强筋与裂纹板进行离散忽略受拉时筋板弯曲的影响离散后的加强筋和裂纹板的受力如图l所示筋条作用于板两侧的力为边界切向力@筋条内也相应地作用有与@大小相等且方向相反的内力

7、@!这样对含裂纹有限加sss筋板问题的求解即是对受边界切向力@作用的含裂纹有限板问题的求解s图l含裂纹加筋板离散为加强筋和裂纹板的结构fig.lSolutiontofinitecrackedstiffenedplate由线弹性叠加原理对受边界切向力@和裂纹表面作用分布力g的含裂纹有限板问题的求解可s作如图2所示的分解问题OaO为含裂纹有限板受边界力@的作用;问题ObO为有限板裂纹尖端表面作s用均布力g图2受边界切向力及裂纹尖端表面作用均布力的有限板计算模型分解fig.2Schematicrepresentationoftheproblem

8、forafinitecrackedplateundertheactionoftractiononthecrackborderandthetangentialtractionalongtwoed