Influence of transverse shear on an axial crack in a cylindrical shell

An axial crack in a cylindrical shell is investigated by use of a 10th order shell theory, which accounts for transverse shear deformations as well as a special kind of orthotropy. The symmetric problem is formulated in terms of two coupled singular integral equations, which are solved numerically. The asymptotic membrane and bending stress fields ahead of the crack are found to be self similar. Stress intensity factors are given as a function of the shell parameter for various values of the ratio shell radius to shell thickness. Considerable differences from 8th order shell theory results are found for the bending stresses, while the membrane stresses of the 8th order theory seems to be a lower limit reached for very thin shells.

---

Résumé Une fissure axiale dans une enveloppe cylindrique est étudiée en utilisant la théorie du 10ème ordre des enveloppes, qui tient compte des déformations de cisaillement transversal ainsi que d'une sorte particulière d'orthotropie. Le problème de symétrie est formulé en terme de deux équations intégrales singulières couplées qui sont résolues numériquement. On trouve que la membrane asymptotique et les champs de contrainte de flexion en avant de la fissure sont respectivement similaires. Les facteurs d'intensité de contrainte sont donnés en fonction du paramètre d'enveloppe pour diverses valeurs du rapport du rayon de l'enveloppe à son épaisseur. Des différences considérables avec les résultats obtenus par la théorie des enveloppes du 8ème ordre ont été trouvées dans le cas des contraintes de flexion tandis que les contraintes de membrane obtenues par la théorie du 8ème ordre paraissent constituer une limite inférieure que l'on atteint dans le cas des enveloppes très minces.

---

---

Part of the present work was carried out during a visit to Lehigh University supported by NSF under the Grant ENG 73-045053 A01 and NASA-Langley under the Grant NGR 309-007-011.