Stress intensity factor solutions for subsurface elliptical cracks in flat plates subjected to polynomial stress distributions

平板中内部楕円亀裂の応力拡大係数の解について

Lu, K. ; 勝山 仁哉  ; Li, Y. 

Lu, K.; Katsuyama, Jinya; Li, Y.

圧力容器の板厚内部に存在する楕円亀裂の応力拡大係数の解は日本機械学会維持規格に記載されているが、内表面近傍の楕円亀裂について、その応力拡大係数の解は示されていない。本論文では、このうち表面近傍の楕円亀裂を対象として、その応力拡大係数の解を提案した。提案解は、亀裂のアスペクト比については0から0.5、欠陥深さ比については0から0.8、板厚方向亀裂位置については0.1の範囲を考慮するとともに、応力分布については板厚方向の4次多項式を考慮できる。本提案解は、維持規格に反映できるものである。

In this paper, the stress intensity factor (SIF) solutions for subsurface elliptical cracks near the free surface in flat plates were numerically investigated based on finite element analyses. The cracks with aspect ratios = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5, normalized ratios = 0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8 and = 0.1 were taken into account, where a is the crack half-depth, is the crack length, is the distance from subsurface crack to the nearest free surface and is the wall thickness. Fourth-order polynomial stress distributions in the thickness direction were considered. It was concluded that the numerical SIF solutions presented in the paper are useful in engineering applications.