徐磊，黄小平

（上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240）

焊趾处椭圆表面裂纹的权函数与残余应力强度因子的权函数法

徐磊，黄小平

（上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240）

利用三维有限元计算了焊趾处半椭圆表面裂纹的应力强度因子。利用统一的权函数形式，结合得到裂纹半长比a/c=0.2；0.4；0.6；0.8，a/t=0.1～0.8的有限元数据，得到了适用于T型接头焊趾处半椭圆表面裂纹最深点和表面点的权函数。权函数的准确性，用有限元在裂纹面施加高阶载荷进行了验证，对于表面点和最深点，半长比a/c= 0.2～0.8，a/t=0.1～0.8，权函数与有限元结果误差在8%以下。基于得到的权函数，计算了T型接头焊趾处半椭圆表面裂纹的残余应力强度因子Kres，并与有限元计算结果进行对比，对比误差在10%以下，表明新的权函数能很好地预测T型接头焊趾处的残余应力强度因子。

T型接头；焊趾；表面裂纹；应力强度因子；权函数；残余应力

0 引言

工程结构中存在着大量的焊接接头，焊接接头焊趾处的半椭圆裂纹通常是该结构存在的最普遍的缺陷形式。计算这些结构物中出现裂纹以后，裂尖应力强度因子的大小，是损伤容限设计极其重要的一部分[1]。

对于平板含有椭圆表面裂纹应力强度因子的计算，已经有大量的学者对此进行了研究。其中认可度最广的是Raju与Newman[2]基于大量有限元数据得到的经验公式，英国最新的金属结构裂纹验收评定方法指南（BS7910）[3]便是以该公式为基础，提出了平板半椭圆裂纹应力强度因子的计算表达式。……