Stress-intensity factors for semi-elliptical surface cracks in welded joints

Abstract

A method for calculating stress intensity factors for edge and surface cracks in weldments has been presented. The weight function method was applied and appropriate weight functions have been derived using the Petroski-Achenbach crack opening displacement expression. The derived weight functions account for both the global weldment geometry and the weld profile characterised by the weld angle.

Finally analysis of several parameters such as the type of loading, crack aspect ratio, weld angle and weld toe radius have been carried out assessing their effect on the stress intensity factor.

The calculated stress intensity factors were verified against available finite element data.

Very close agreement was achieved between the finite element data and the weight function based calculations.

Résumé

On présente une méthode de calcul des facteurs d'intensité de contraintes dans le cas de fissures de bord et de surface dans des soudures. On applique la méthode des fonctions pondérales et, en utilisant l'expression du COD proposée par Petroski et Achenbach, on tire les fonctions pondérales appropriées, qui tiennent compte de la géométrie générale de la soudure et du profil du joint, caractérisé par l'angle à la racine. Enfin, on a procédé à l'analyse de divers paramètres tels que le type de sollicitation, l'aspect de la fissure, l'angle et le rayon du congé à la racine, en vue de déterminer leur effet sur le facteur d'intensité des contraintes.

On vérifie les facteurs d'intensité de contraintes par rapport aux données par éléments finis qui sont disponibles. On obtient un accord très proche entre les données numériques venant des éléments finis et les calculs basés sur les fonctions pondérales.