对含裂纹构件,采用布置加强筋方法进行局部加强,可以阻止或延缓裂纹的扩展,这已被实践证实。定量研究这种结构对延长缺陷构件的寿命有很重要的意义。另外,极限分析因更能反映结构状态的本质,在缺陷管道的安全评定和结构的强度设计中越来越重要,极限载荷的获得,成为工程师致力解决的问题。本文首先通过对结构的分析,运用断裂力学的理论,采用有限元分析方法,分别研究了加强筋对带穿透裂纹平板和管道的止裂规律。然后运用弹塑性力学理论,采用三维弹塑性有限元方法,对典型管件结构的塑性极限载荷进行了计算。本文主要研究内容和结论如下:(1)研究探求了带加强筋的含裂纹结构模型建立方法,根据现有文献算例验证了模型的正确性。分别建立了带加强筋的穿透裂纹平板和穿透裂纹管道三维线弹性有限元模型,通过ANSYS提供的参数化编程语言(APDL)编写了模型生成、加载及后处理宏程序。(2)通过引入止裂系数f衡量加强筋的止裂效果。计算发现:影响平板止裂系数f的参数有加强筋位置、宽度、厚度,长度的影响可以忽略。影响穿透裂纹管道止裂系数f的参数有加强筋位置、长度、宽度、厚度以及管道厚径比。给出了f随各参数的变化规律。对穿透裂纹平板,本文提出了加强筋止裂系数f的估算方法,经验证估算方法满足精度要求。对穿透裂纹管道,本文对合理布置加强筋给出建议。(3)选用了合适的极限载荷确定方法,分别建立无缺陷直管、内表面轴向裂纹直管弹塑性有限元模型,将极限载荷计算值与EPRI标准值比较,验证了模型的正确性。对带加强筋的穿透裂纹直管、90°弯管、斜接管、带倒角的斜接管塑性极限载荷进行了计算。定义无量纲塑性极限载荷p为管件的塑性极限载荷与相同规格下直管(主管)的极限载荷之比。探讨了影响无量纲塑性极限载荷p的因素。在工程参数范围内,对各管件的p值进行了大量的计算,得到了p与各参数之间的关系,并将p值编制成表,方便工程应用。