On the stress intensity factors for transient thermal loading in an orthotropic thin plate with a crack.

Abstract

This paper is concerned with an orthotropic thin plate containing a crack perpendicular to its surfaces. It is assumed that the transient thermal stress is set up by the application of a heat flux as a function of time and position along the crack edge and the heat flow by convection from the plate surfaces. The exact analytical solutions for the stress intensity factor and crack-opening displacement are derived. Numerical examples show, among others, a dependence of the stress intensity factor on the thermal and elastic constants of the orthotropic material.

Rozpatrzono zagadnienie ortotropowej cienkiej płyty zawierającej szczelinę prostopadłą do jej brzegów. Założono, że nieustalone naprężenia termiczne powstają w wyniku przepływu przez powierzchnie szczeliny strumienia ciepła będącego funkcją czasu, miejsca i konwekcyjnego przepływu ciepła przez powierzchnie płyty. Znaleziono ścisłe, analityczne rozwiązanie określające współczynnik intensywności naprężeń i rozwarcie szczeliny. Przykłady numeryczne pokazują zależności temperatury, naprężeń i współczynnika intensywności naprężenia od parametrów geometrycznych i stałych określających własności termiczne i sprężyste materiału.