则在这两个参考应力作用下, 表面半椭圆裂纹最 深点的应力强度因子分别为: K 1r = KA 2r =

　　因此对于具有轴向裂纹和表面半椭圆裂纹管道来说精确计算这类裂纹在各种应力条件下的应力强度因子是预测裂纹扩展速率和评估管道使用寿命的关键目前这类裂纹应力强度因子的计算只有在简单的应力条件下才有具体的解析式如文献1给出了含轴向裂纹的管道在内压作用下的应力强度因子文献2给出了含纵向表面半椭圆裂纹的管道在内压作用下的应力强度因子

　　管道是 石油、 天然气行业中最 重要的运输工具。 在管道的制造、 安装和运行期间, 不可避免会产生类似 于裂纹的缺陷, 而轴向裂纹和纵向表面半椭圆裂纹是 最常见的裂纹。许多管道和压力容器的失效往往归因 于这些轴向裂纹和表面半椭圆裂纹。因此 , 对于具有 轴向裂纹和表面半椭圆裂纹管道来说, 精确计算这类 裂纹在各种应力条件下的应力强度因子 , 是预测裂纹 扩展速率和评估管道使用寿命的关键重合点。 目前 , 这类裂纹应力强度因子的计算, 只有在简单 的应力条件下才有具体的解析式, 如文献!1∀给出了含 轴向裂纹的管道在内压作用下的应力强度因子 , 文献 !2∀给出了含纵向表面半椭圆裂纹的管道在内压作用 下的应力强度因子。但是 , 管道在复杂的应力条件作 用下 , 如温差应力和残余应力 , 这类裂纹的应力强度因 子根本没有具体的解析式。然而, 权函数法为轴向裂 纹和表面半椭圆裂纹在复杂的应力条件和复杂的几何 形状条件下应力强度因子的计算提供了一个有力的手 段。本文从权函数出发 , 综述含轴向裂纹及纵向表面 半椭圆的管道在复杂应力条件下应力强度因子的计算 方法。

　　张对红 吕英民( 教授) 石油大学 ( 北京 ) 机电工程系 北京市昌平县 摘要 论述了管道裂纹 ( 包括轴向裂纹和纵向表 面半椭圆裂纹) 在复杂应力条件下应力强度因子计算 的权函数方法。 分析和算例表明, 该方法可准确、 有效 地计算管道裂纹在各种应力条件下的应力强度因子单层滑动轴承。 关键词: 管道 裂纹 权函数法 应力强度因子 式( 1 ) 、 ( 2) 中 102200

　　由式( 19) 和 ( 22) 可看到 , 如果确定了在参考应力 作用下, 管道表面半椭圆裂纹最深点和表面点的表面 修正系数 , 则可确定相应的权函数。一般来说 , 表面修 正系数是管道的径厚比 ( R i / w ) 、 裂纹深度与壁厚比 值( a/ w ) 及半椭圆表面裂纹纵横比 ( a/ c) 的函数, 可 根据参考应力作用下的有限元计算及数值拟合得到实际尺寸。 如文献!6∀得到了在径厚比 ( R i / w = 10)1 ) 下的内外 裂 纹 侧表面裂纹的修正系数; 文献!8∀!9∀给出了在径厚比 ( R i / w = 1: 1) 下的内外侧表面裂纹的修正系数。

　　权函数, 则在任何应力条件下 , 应力强度因子均可通过 积分式( 1) 求得大齿轮。下面分别讨论含轴向裂纹和纵向表 面半椭圆裂纹管道应力强度因子的权函数计算方法。

　　圆裂纹最深点和表面点的应力强度因子即可确定最小应力强度因子。 4 1 参数 M iA 和 M iB 的确定

　　纹体中假想位置处的# 裂纹面应力∃ 经权函数加权积分 求得。设裂纹体受两种载荷作用, 分别以 ( 1) 和 ( 2) 标 记, 如果知道在载荷 ( 1) 下的应力强度因子 K 纹面的张开位移 u 力强度因子 K

　　侧半椭圆裂纹和内侧半椭圆裂纹副片。对于纵向表面半椭 圆裂纹来说 , 在裂纹围线的最深点 A 和表面点 B 分别 对应最大和最小的应力强度因子, 下面将具体给出这 两个特殊点的权函数形式。

　　&设计与研究& 考应力的作用下 , 其应力强度因子分别为: KB 1r =

　　式( 9) 、 ( 10) 中的参数 M iA 和 M iB 可根据两个参考 应力强度因子解和第三个条件确定车床。对于表面半椭圆 裂纹最深 点的权 函数, 确定参 数 M iA 的第 三个 条件 为