裂纹长度对结构刚度的影响分析

摘要

疲劳裂纹损伤经常出现于船舶与海洋工程等大型复杂结构物中，裂纹长度的大小对结构的刚度会产生直接影响。本文基于半膜理论及Dugdale模型所得出的弹塑性解析解，形成圆柱壳在裂纹处转角及轴向位移与外载荷的矩阵关系式，进而得到裂纹单元的刚度矩阵，最终集成到结构的总体单元矩阵中，用于有限元程序求解，以一简支圆柱壳模型作为研究对象，对含不同初始裂纹长度模型的刚度进行了分析，得到裂纹长度与结构刚度之间的关系曲线，同时，将该结果与有限元软件仿真结果进行对比，证明了此方法的准确性及高效性，最后，结合裂纹扩展实验的结果，将裂纹扩展过程中结构的刚度与同长度初始裂纹的刚度进行了对比，从而得到二者之间的关系。