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。     

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．     

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.     

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。     

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．     

滑动接触效应对裂纹尖端J积分值影响分析

采用断裂力学和有限元法对无润滑摩擦条件下滑动接触效应对摩擦表面裂纹尖端J积分值的影响进行研究,分别得到了不同摩擦因数、接触压力、裂纹长度和裂纹形态下裂纹尖端J积分值的变化规律.结果表明:摩擦效应对裂纹尖端J积分值的影响因裂纹形态不同而变化;对于竖直型裂纹,摩擦效应的增加加剧了裂纹尖端J积分值的变化;对于斜裂纹,在滑动至裂纹附近时,摩擦效应的增加减弱了裂纹尖端J积分值的变化.裂纹尖端J积分值波动幅度随着接触压力的增大而增大.相同接触压力和摩擦效应下,裂纹与滑动速度方向的夹角越小,裂纹尖端J积分值变化越显著.裂纹尖端J积分值随着裂纹深度的增加先增大后减小.     

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。     

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。     

长屈服平台材料表面裂纹J积分计算的工程估算方法

利用ＲＯＲ材料三维裂纹数值解，通过拟合长屈服平台材料的真应力－应变关系曲线，给出了表面裂纹Ｊ积分的工程估算值，并与有限元解作了比较，结果表明：多段拟合法与多段塞次法仍然可应用于三维裂纹问题；由于表面裂纹问题的极限载荷通常远大于二维穿透纹的极限载荷，所以拟合材料的应用－应弯曲线时，不仅要照顾小应变段，同时也要考虑较大应变段。     

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。     

加筋偏心裂纹板的弹塑性有限元分析

根据由塑性形变理论得出的有限元计算公式，采用结合初应力法的变刚度法，计算了受单调加载的含加筋及不含加筋的裂纹板的裂纹尖端弹塑性场。分析了加筋桁条对裂纹板弹塑性断裂的影响。讨论了有塑性区存在时，由线弹性分析所得结果的适用程度。     

正交异性复合材料板裂纹尖端J积分的理论探讨

本文对线弹性正交异性复合材料单层板裂纹尖端附近的J积分进行了系统的理论研究。借助于复变函数方法 ,通过将J积分化为复形式 ,首先证明了弹性主方向的Ⅰ型、Ⅱ型、混合型裂纹尖端附近的J积分的路径无关性 ,推出了该J积分的计算公式。其次对于非弹性主方向的受对称载荷作用、受非对称载荷作用的裂纹尖端附近的J积分给出了相应的结果     

基于J积分分析固体火箭发动机药柱界面裂纹的稳定性

为探讨某型固体火箭发动机药柱前端壳体/绝热层、绝热层/包覆层、包覆层/推进剂界面裂纹在点火发射时的稳定性,采用3维黏弹性有限元方法,通过在3维J积分柱面内脱黏裂纹尖端上构建奇异界面裂纹单元的方法提高计算精度,分别计算随着界面裂纹沿界面扩展不同深度的J积分,根据J积分随脱黏裂纹深度与位置的变化规律探讨脱黏裂纹的稳定性.结果表明,发动机点火发射时,对应发动机前翼槽结构的各界面裂纹J积分值为全局最大,并且各界面裂纹的J积分值随着脱黏深度的增加呈单调增长趋势,即当界面裂纹脱黏深度到达一定的深度后将失稳扩展.      

弹塑性动态J积分的有限元分析

本文介绍用有限元估算弹塑性动态 J 积分值的方法.对具有中心裂纹的矩形板作了线弹性和弹塑性分析,并与静态情况作比较,得到了积分基本守恒和随时间的变化规律.同时分析了动态 J积分的一些性质.     

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。