双向载荷对半椭圆表面裂纹J积分的影响

利用三维弹塑性有限元,计算了双向载荷下半椭圆表面裂纹不同路径Ｊ积分值,并与单向载荷Ｊ积分值作了比较,结果表明：双向应力下Ｊ积分的守恒性不如单向应力下Ｊ积分的守恒性,且半椭圆表面裂纹表面点Ｊ积分的近似守恒性较表面裂纹最深点处Ｊ积分的路径无关性好许多,表面裂纹的最深点处Ｊ积分路径无关性已很难保证。     

平板拉伸表面裂纹的有限元模型及其J积分

运用Marc有限元分析软件对带有表面裂纹的受拉伸板建立了三维弹塑性有限元分析模型,通过参数的设定,利用其软件自带的断裂分析库,对裂纹尖端的应力状态进行分析,得出裂纹前缘的J积分值.     

表面裂纹受拉伸板三维弹塑性有限元分析模型及其J积分

使用Ｑｃ１１和Ｑ６块体单元,对带有表面裂纹的受拉伸板建立了一种三维弹塑性有限元分析模型;将虚裂纹扩展法（ＶＣＥ）用于所分析的表面裂纹。数值结果表明,这一模型对理想弹塑性,线性强化和１６ＭｎＲ材料均适用,且具有计算量小,一致性好的优点。     

J积分理论在疲劳裂纹扩展研究中的应用

~~J积分理论在疲劳裂纹扩展研究中的应用@金武$兰州大学物理科学与技术学院 @李明奇$兰州大学物理科学与技术学院     

虚裂纹扩展法计算J积分的研究

本文将虚裂纹扩展法用于断裂问题的有限元分析，编制了计算二维Ⅰ型静态和动态Ｊ积分的程序，并对受静载的线弹性材料和线性硬化弹塑性材料的中。Ｃ裂纹问题以及受动载的线弹性材料中心裂纹问题进行了具体计算．将所得结果与位移外推法、直接积分法作了比较，表明采用虚裂纹扩展法计算Ｊ积分具有方法简单、精度很高、一致性好等优点．计算也表明，采用裂端楔形奇异单元可大大提高计算精度．     

三维中心裂纹板中J积分的计算及分析

利用大型有限元软件ANSYS，对受单向拉伸的中心穿透裂纹板进行了三维弹塑性断裂计算和分析，分别得出屈服应力、切线模量、裂纹深度及板的厚度的不同引起J积分值的变化，为防断裂设计的选材和结构完整性评价分析提供了理论依据。     

双向载荷对双共线裂纹干涉J积分的影响

利用二维弹塑性有限元，计算了双向载荷下双共线裂纹干涉不同路径Ｊ积分值并与单向载荷Ｊ积分值作了比较。结果表明：材料进入塑性后横向载荷对Ｊ积分值的影响必须考虑，且材料进入塑性后Ｊ积分的路径无关性已很难保证。     

孔边裂纹J积分失效评定曲线

计算了单边椭圆缺口试件（ＳＥＮＣＰ）高应变区裂纹的Ｊ积分失效评定曲线（ＦＡＣ），考察了影响ＦＡＣ的几种因素。结果表明：在外加载荷与塑性屈服载荷之比（Ｌｒ）１．０时，用Ｒ６通用失效评定曲线进行结构高应变区裂纹断裂评定与疲劳剩余寿命估算是安全的。     

单边双裂纹模型及其J积分的守恒性

针对某些工程结构特点,设计了单边双裂纹模型。然后先从理论上证明了其结构J积分的守恒性,再以焊接接头为例,通过体现焊接接头的几个特征参数,从力学和几何不均匀性两方面给予有限元方法数值实验证明,从而为工程结构中类似的缺陷评定奠定基础。     

双相介质界面裂纹的J积分守恒性研究

通过证明得到了双相介质层状复合材料中的任意一种均质材料的回路J积分等于零;证明了在双相介质层状复合材料的界面上裂纹,以及平行界面的裂纹尖端的围道J积分是守恒的,为J积分表征多相材料的断裂韧性提供了理论依据.利用有限元的方法对给出的J积分,进行数值验证.     

三维中心裂纹板中J积分的计算及分析

利用大型有限元软件ANSYS ,对受单向拉伸的中心穿透裂纹板进行了三维弹塑性断裂计算和分析 ,分别得出屈服应力、切线模量、裂纹深度及板的厚度的不同引起J积分值的变化 ,为防断裂设计的选材和结构完整性评价分析提供了理论依据。     

非均质焊接接头的裂纹尖端拘束与J积分应用的可行性

采用弹塑性大变形有限元方法，分析了平面应力状太民下非均质焊接接头中以应力三轴度表征的裂纹尖端拘束。结果表明，接头中裂纹尖端拘束不能满足ＨＲＲ场要求而显示出与接头区配、裂纹长度和裂纹模型有关的复杂演化规律。因此，在焊接接头直接应用Ｊ积分作为断裂参量存有问。     

不同裂纹位置焊接接头J积分有限元数值分析

针对焊接接头中母材、焊缝、热影响区的性能各不相同的问题，利用有限元方法，建立了焊接接头有限元计算模型，编写了，积分有限元计算程序。计算结果表明，在平面应变和平面应力两种状态下，焊接接头三个不同裂纹位置的，积分值与全母材和全焊缝材料的，积分值均不相同，但具有一定的规律性；裂纹分别处于焊接接头不同位置时的，积分有限元计算结果也不相同。根据各种情况下的有限元计算结果，结合焊接结构安全评定的工程实际提出了指导意见和建议。     

压力容器低周疲劳裂纹扩展率的工程计算方法

针对工程上常见的破坏性极大的压力容器的疲劳问题 ,提出了一个适合于压力容器的弹塑性疲劳裂纹扩展率计算公式 .该公式采用弹塑性分离的形式 ,主要适用于Paris区和高速扩展区的一部分 .通过公式的验证 ,说明该公式的合理性 ,并给出了便于应用的工程计算方法 .     

弹塑性材料裂纹扩展的动态J阻力曲线实验

为得到弹塑性材料裂纹扩展的阻力曲线，采用较大外径和较大韧带直径的周边切口在自行研制的间接杆-杆型冲击拉伸试验装置上进行了动态断裂和起裂止裂试验．采用数值分析提出的修正方法得到韧带面上的载荷，结合测得的裂纹嘴张开位移（CMOD），推广Rice远场J积分公式来计算动态J积分；依据柔度变化率法确定起裂点，从而获得动态起裂韧度JID．利用柔度标定法得到裂纹扩展轨迹；提出了周边切口拉伸试件裂纹扩展阻力的动态，JM（t）积分表征的修正形式，从而得到了弹塑性材料裂纹扩展至止裂前的阻力曲线，并对相关问题进行了讨论．试验结果表明：修正的JM（t）可以作为裂纹扩展阻力的表征参量，不仅适用小量稳态扩展过程，裂纹扩展较大时也适用；对弹塑性材料裂纹扩展阻力曲线是惟一的，与裂纹初始长度无关．     

弹塑性双材料界面裂纹尖端场一阶项分析

详细分析了弹塑性材料与弹性材料或另一硬化指数ｎ不同的弹塑性材料固结时，界面裂纹尖端场渐近展开中一阶项的力学意义，给出由Ｊ积分和应力三轴度Ｑ两个参数共同确定应力和位移分布的条件。     

火焰筒掺混孔边裂纹在变温情形下的J积分、C(t)积分

针对某型火焰筒高温条件下裂纹萌生以及扩展问题,利用含裂纹圆孔模型和有限元方法分别在稳定温度场和瞬态变化温度场下进行数值模拟,通过J积分和C（t）积分结果估计裂纹尖端场强度。J积分和C（t）积分在两种情况下表现出明显差异,表明瞬态温度场下的裂纹扩展与稳态温度场下的情况显著不同。对这种现象进行了初步探讨,利用J积分和C（t）积分判断火焰筒掺混孔边裂纹扩展趋势。     

高温受弯三维表面裂纹的J-积分公式

对快中子增殖堆主容器等高温受弯构件中三维表面裂纹前缘的应力场进行了分析,在先前提出的J-积分半经验公式的基础上,经过进一步的理论分析和数值处理,提出了新的J-积分公式:J=fσ·H·fW·fθ/(QE′).式中因子fσ,H,fW,fθ,Q分别为作用应力σ,裂纹形状比a/c和相对深度a/t,裂纹半长与板宽之比c/W,离心角θ,第二类完全椭圆积分E(κ)的函数;E′则为当量弹性模量.该式的应用范围为:0≤a/c≤1;0≤a/t≤0.75;c/W≤0.8,在此范围内,由公式求得的计算结果与有限元数值分析结果的相对误差为±3.9%