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。     

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。     

浅裂纹J积分研究

根据弹塑性断裂力学的工程方法提出了不同裂纹深度试样的Ｊ积分计算公式；试验测试及有限元结果表明该公式简便可靠。试验结果表明浅裂纹Ｊ积分守恒性有限元分析。     

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.     

含损伤焊接接头裂纹体J积分的有限元数值研究

针对三点弯曲裂纹试样，利用弹塑性损伤-应变耦合的有限元方法，研究了在不同强度匹配焊接接头中，母材区断裂应变的变化对焊缝区裂纹断裂力学参量J积分的影响规律研究结果表明，在焊接接头中，材料损伤的出现将使裂纹扩展驱动力J积分增加，即裂纹更易扩展。对于高、等和低匹配的焊接接头，在焊缝区各项力学性能参数保持不变的条件下，随着母材区断裂应变的减小，焊缝区的塑性应变及裂纹扩展驱动力J积分均有明显的提高，使结构的安全性下降。随着接头强度匹配比的降低(母材屈服强度的升高)，母材区断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱。     

能容纳二次应力的J积分断裂参量

在阐述Ｊ积分物理意义的基础上，通过有限元的计算，对多种能用于二次应力情况下的修正Ｊ积分进行了评价，讨论了它们间的相互关系及其适用范围，证明了由Ｂｌａｃｋｂｕｒ提出的Ｊ＾ｎｗ的物理意义最为明确，可作为一种断裂参量。     

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。     

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。     

二维弹塑性有限元网格与J积分计算精度

研究了二维Ｊ积分弹塑性有限元法辐射状网格划分时网格密度、畸形单元等对中心贯穿裂纹及缺口试样Ｊ积分值计算精度的影响。推荐选用８０左右单元的网格计算平面问题典型试样的Ｊ积分，说明它具有较高的精度和非常短的机时，个别畸形单元的出现对Ｊ积分计算影响甚微等优点，并指出划分网格时应避免大钝角和狭长网格的出现。     

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。     

C形试样的极限载荷和J积分

本文根据塑性力学滑移线场理论求出C形试样的极限载荷P_L,通过试验找到C形试样的无量纲柔度BEC表达式和加力点间弹塑性位移△表达式,并根据J积分与形变功的关系式提出C形试样的J积分公式。     

焦散线法测量断裂力学参数J积分的实验研究

根据焦散线法的基本原理，推出了该法测量线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学参数Ｊ积分的计算公式，并列举了有机玻璃材料和幂硬化金属材料的Ｊ积分测量和计算实例。研究结果表明，焦散线法适用于处于平面应力状态下裂纹尖端塑性应力强度因子的测量，其实验设备简单，实验数据处理方便，便于工程应用。     

夹杂尖端奇异性场的新型杂交元分析

提出了一种夹杂尖端邻域杂交元模型,与全域杂交应力元结合,求解夹杂尖端的奇性应力场的数值解. 利用高次内插有限元法求解特征问题, 得到反映夹杂尖端场奇异性状况的特征值和特征角分布函数;利用Hellinger-Reissner 变分原理以及特征问题的解,推导夹杂尖端邻域的单元矩阵.模型只考虑夹杂尖端邻域的边界, 避免了在夹杂尖端划分高密度网格. 采用正方形夹杂作为算例, 数值结果显示了良好的精确性.     

水力裂缝的缝高控制参数影响数值模拟研究

水力压裂是低渗油藏增产的重要手段,在工程中有着广泛的应用.以ABAQUS软件为平台,采用平面应变模型模拟油藏的流固耦合力学行为,用基于损伤力学方法的粘性单元模拟裂缝沿高度方向的起裂和扩展过程.对大庆油田某水平井的压裂过程进行数值模拟,得到的井口泵压曲线与现场施工测得的泵压曲线吻合良好,验证了模型的正确性和合理性.采用该模型研究了隔层与产层之间的地应力差、抗拉强度差与弹性模量差之间的耦合作用对裂缝高度的影响.结果表明,隔层的高应力、高强度和低模量能够较好地控制裂缝高度,这些结果对压裂工程设计有很好的参考价值.     

全塑性J积分近似表达式的研究

在 ＥＰＲＩ全塑性Ｊ积分表达式的基础上，依靠模型实验失稳时的载荷σｆ及裂纹扩展量△ａｆ，建立了全塑性Ｊ积分近似表达式．在对６个压力容器进行爆破检定后发现：失稳压力的预测值与实测值最大偏差为 ３％，与 ＥＰＲＩ全塑性解具有同样的精度：表明对于弹塑性断裂手册中不曾列入的较复杂的平面问题，其全塑性解可借助模型实验建立，从而为扩展ＥＰＲＩ工程评定方法的应用范围，发挥重要作用。