周边切口短圆柱试件的杆杆型冲击拉伸试验系统的弹塑性有限元分析

基于一维试验原理提出了用带有周边切口的短金属圆柱试件进行平面应变型弹塑性动态断裂韧度的测试方法；对该复杂的动力学系统进行了轴对称的弹塑性有限元分析，并计算了动态围道^J积分；根据对试件功能转换关系的分析和Rice公式的物理意义，提出了用试件两端平功载荷－两端相对位移曲线（P^-△）推广Rice公式计算试件的远场J积分，由此得到的P^-△曲线基本上消除了与裂纹运动无关的质心运动动能的影响。论证了J积分作为裂端的表征参量，且当切口深度比大于70％时，Rice公式有较高的计算精度，为平面应变型弹塑性动态断裂韧度的表征与测试提供了依据。  

关于非均质焊接接头中的J积分断裂判据

采用平面应力弹塑性大变形有限元方法、云纹干涉法以及云纹干涉－有限元混合法，从Ｊ积分守恒性下Ｊ主导有效性两方面仔细考试了非均质焊接头中的Ｊ积分断裂判据。结果表明，至少对于该文所研究的情形而言，Ｊ积分守恒性及Ｊ主导有效性均是有条件存在的。因此，在非均质焊接接头中直接应用Ｊ积分作为断裂判据是不合适的。  

Ⅰ＋Ⅱ复合型弹塑性断裂的COD分析

以Ｒｉｃｅ的裂纹尖端钝化模型为基础定义了复合载荷下裂纹尖端的位移ＣＯＤ，ＣＴＯＤ和ＣＴＳＤ，ＣＴＯＤ和ＣＴＳＤ是复合型裂尖位移ＣＯＤ的Ⅰ和Ⅱ型分量。对铝合金Ｌｙ１２复合Ⅰ＋Ⅱ型弹塑性断裂行为进行了ＣＯＤ分析，并对复合载荷下ＣＯＤ与Ｊ积分关系进行了讨论。结果表明：（１）随Ⅱ型分量的增加，Ｌｙ１２启裂的ＣＯＤ值增加，纯Ⅱ型的启裂ＣＯＤ值理纯Ⅰ型的６倍：（２）Ｌｙ１２复合载荷下的ＣＯＤ与复合Ｊ积分值ＪＭ  

一种弹塑性材料动态起裂韧度的J表征和测试方法

在数值计算的基础上提出了一个弹塑性材料动态起裂韧度的J表征和测试方法．这一方法利用自行研制的间接杆-杆型冲击拉伸试验装置，对周边切口的短圆柱试件实施基于一维试验原理的弹塑性材料动态断裂试验；利用试件两端的平均载荷—相对位移曲线(P-δ)或平均载荷-裂纹张开位移曲线(P-△)，推广Bice远场公式获得动态J积分；采用柔度变化率法确定裂纹起裂点，从而得到动态起裂韧度JJD．这一方法的优点在于利用P-δ或P-△曲线将外力对试件所做的与裂纹运动无关的质心惯性运动动能近似地从总能量中分离出来，且平均载荷P在起裂前以至失稳扩展前是单调增的，同时试验获得的P-δ和P-△曲线光滑，这使得用J积分作为裂纹尖端的表征参量以及用柔度变化率法确定起裂点和失稳点具有坚实的物理基础．  

论M积分和Bueckner功共轭积分之间的关系

对均质各向同性材料、各向异性材料和两相各向同性材料中的裂纹问题各提出一种辅助的位移应力场，证明Ｍ积分和Ｂｕｅｃｋｎｅｒ功共轭积分之间有一种固有的简单关系。这个关系与材料特征根无关，也不受界面裂纹尖端应力振荡奇性的影响。由此证明，Ｍ积分在上述三种情况下，从本质上说来源于Ｂｅｔｔｉ功互等定理。正像Ｊ积分的本质来源于功互等定理一样，只是辅助的位移应力场不同而已，这说明，Ｂｕｅｃｋｎｅｒ由Ｂｅｔｔｉ功互等  

某船用钢动态弹塑性断裂韧性的试验测试

描述了利用Hopkinson压杆技术加载三点弯曲试样测试材料动态弹塑性断裂韧性的试验方法。材料的动态应力－应变行为测试在SHPB装置上进行，试样上的动态载荷历史由Hopkinson压杆直接测得，在此基础上，利用自行编制的ANSYS宏程序计算得到J积分历史；与起裂时间相对应的J积分值，即为动态弹塑性断裂韧性。采用上述方法进行了某船用钢的动态断裂试验，首次获得了该钢的动态弹塑性断裂韧性值，为舰船的抗爆能力计算，防动态断裂设计和安全评定提供了基础数据。  

裂纹垂直于双相介质界面时的应力强度因子

本文利用Ｊ积分与应力强度因子的关系，采用有限元数值方法研究了当裂纹与双相介质的界面垂直时，其裂纹的近界面端和远界面端的应力强度因子随双相介质参数和裂纹端部到界面的距离的变化规律，同时还分析了当边裂纹逐渐扩展时，应力强度因子的变化特征。  

圆盘状裂纹前缘塑性区尺寸及张开位移估计

将Ｄｕｇｄａｌｅ模型推广到三维裂纹问题计算了圆盘状裂纹前缘塑性区尺寸，并结合断裂力学中的Ｂａｒｅｎｂｌａｔｔ－Ｄｕｇｄａｌｅ裂纹模型和三维Ｊ－积分原理计算了圆盘状裂纹前缘张开位移，得到了Ｊ－积分与裂纹张开位移的关系，最后用非线性有限元方法对圆盘状裂纹的前缘塑性区尺寸作了数值分析，确定了公式中的未知常数，并对其正确性作了数值验证，本文的工作推广了Ｄｕｇｄａｌｅ模型的应用范围。  

剪胶接结构的混合模式断裂分析

给出了Ｇｏｌａｎｄ－Ｒｅｉｓｓｅｎｅｒ型剪接结构的Ｊ积分表达在被粘物体小转角和胶层很薄的假设下与路径无关。Ｊ积分代表胶层厚度与胶层内最大能量密度的乘积。对单剪接接头，本文计算了裂纹在胶层内和界面上两种情况下的局部Ｉ型和Ⅱ型应力强度因子之比，即局部载荷相角，从而给出了单剪接接头的断裂判据。  

单试样三曲线法测定J积分阻力曲线及条件起裂值

用单试样三曲线法测定了16MnR 钢和某一焊缝金属的 J 积分阻力曲线及其条件起裂值,与标准的多试样测定结果基本吻合.实验表明,单试样三曲线的关联分析反映了带裂纹的三点弯曲试样的宏观断裂物理过程,裂纹的延性扩展符合幂函数规律.