J积分在非均质焊接接头裂纹问题中的应用研究

本文用弹塑性有限元方法，对焊缝区纵向裂纹和横向裂纹做了大量Ｊ积分计算，研究了焊缝区中非均质组合结构裂纹的Ｊ积分的守恒性，分析了焊缝区硬夹层宽度大小对整个组合体Ｊ积分数值的影响，为建立焊缝区中裂纹的Ｊ积分失效评定曲线，提供了可靠的依据。     

非均质结构裂纹的J积分守恒性的理论研究（I）

用数学分析方法论证了焊缝区有裂纹时Ｊ积分的守恒性，又用弹塑性有限元方法进行数值验证，首次提出了Ｊ积分与路径有关的理论证明，为Ｊ积分在压力容器缺陷安全评定的应用提供了必要的依据。     

20号管道用钢延性断裂数值分析

按弹性塑性增量理论，应用ＪＲ阻力曲线控制方法对２０号管道用钢中心裂纹试样平面应力条件的延性断裂和裂纹放展过程进行了有限元数值分析研究。计算表明，随裂纹扩展量增加，Ｊ积分路径依赖性变大，但在距裂尖较远区域，Ｊ积分保持好的路径无关性，表明采用远场Ｊｆａｒ扩展模拟判据是可行的。     

双向应力对缺口失效评定图的影响

文中通过弹塑性有限元方法探索了双向应力对缺口失效评定曲线的影响，并比较了缺口与裂纹失效评定曲线。研究表明在双向应力作用下，缺口在Ｊ积分守恒性、Ｊ积分数值以及失效评定曲线的变化上都有着与裂纹在这几方面上相似的规律。进一步说明失效评定图方法也是缺口弹塑性断裂评定的极好方法。     

焊接接头力学不均匀体断裂力学参量的数值分析

应用ＭＡＲＣ有限元分析软件对平板拉伸和三点弯曲试样焊接接头力学不均匀体的断裂参量──Ｊ积分进行了数值分析．考察了焊接接头不均匀裂纹体Ｊ积分的守恒性,以及不同裂纹长度、强度匹配和焊缝宽度在加载过程中对Ｊ积分及塑性区发展规律的影响．结果表明：焊接接头Ｊ积分具有守恒性,裂纹越浅,加载时塑性区越大,断裂韧性值越高．高匹配焊缝中的裂纹更容易进入浅裂纹状态,从而使高匹配焊缝具有较好的抗断性能．焊接接头强度匹配因子Ｍ对Ｊ积分值有很大的影响．焊缝宽度对Ｊ积分值也有影响．     

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     

三维J积分有限元分析的曲面积分法

从三维Ｊ积分的定义出发,给出了有限元分析的　曲面回路积分方法　。该方法可同时计算裂纹前缘曲线不同位置多条路径的Ｊ积分值,并且具有较高的计算精度　。     

有限元分析平面应力非线性橡胶材料的J积分

采用Ｃａｏ型应变能密度函数,基于Ｔｏｔａｌ Ｌａｇｒａｎｇｅ描述的非线性有限元方程,对平面应力Ｉ型橡胶的单边型裂纹试件,在裂纹尖端附近计算Ｊ积分,当Ｊ积分达到临界ＪＣ时,裂纹失稳破坏,即用Ｊ积分准则来预测其临界载荷,适当进取本构常数,有限元计算表明：与实验和工程上常用的Ｍｏｏｎｅｙ型本构的分析结果吻合,最后,讨论了本构常数的变化对Ｊ积分的影响。     

非稳态蠕变裂纹尖端场强度因子的近似解

在时间相关比例加载条件下，从幂律蠕变材料静态裂纹体的应力应变场出发，建立了在时间相关比例加载条件下弹性－幂律蠕变材料裂纹体的瞬态Ｊ（ｔ）积分和Ｃ（ｔ）积分的估算公式。作为特例，给出了载荷恒定和加载点位移恒定这两种特殊情况下Ｊ（ｔ）积分和Ｃ（ｔ）积分的解析表达式，并与有限元解进行了比较，其结果吻合良好。     

裂纹扩展问题有限元模拟

应用弹性增量理论，按Ｍｉｓｅｓ条件进行了Ａ３０４不锈钢试样平面应力裂纹稳定扩展的有限元模拟研究。初步计算结果显示了与实验数据良好的一致性，同时也表明随裂纹扩展量增大，Ｊ积分的路径依赖性明显增强。     

非均质结构裂纹的J积分守恒性的理论研究(Ⅱ)

用数学分析方法论证了焊缝区有垂直裂纹时J积分的守恒性，又用弹塑性有限元方法进行了数值验证．首次提出了J积分与路径有关的理论证明，为J积分在压力容器缺陷安全评定的应用提供了必要的依据．     

非均质结构裂纹的J积分守恒性的理论研究(Ⅰ)

用数学分析方法论证了焊缝区有垂直裂纹时J积分的守恒性，又用弹塑性有限元方法进行了数值验证．首次提出了J积分与路径有关的理论证明，为J积分在压力容器缺陷安全评定的应用提供了必要的依据．     

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： 多段拟合法与多段幂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裂纹的极限载荷, 所以在拟合材料的应力－ 应变曲线时, 不仅要照顾小应变段, 同时也要考虑较大应变段     

有限变形弹性体动态J积分守恒及其对偶形式

提出了含裂纹弹性体在有限变形条件下裂纹尖端的动态Ｊ积分及其对偶形式，并利用有限变形弹性体的基本方程及弹性体势能与余能的对偶关系，给出了其路径守恒的证明。本文提出的崐积分形式在考虑小变形或静态时将退化为小变形或静态下的Ｊ积分及其对偶形式，从而建立了适应于各种弹性变形范围的统一的Ｊ积分及其对偶形式，拓宽了Ｊ积分的应用范围。     

42CrMo钢CT试件应力强度因子的计算方法研究

以风电变桨轴承用42CrMo钢为研究对象，利用Abaqus并采用退化的奇异单元建立了初始裂纹三维有限元CT试件模型，同时进行了裂纹前缘的应力强度因子数值计算。在远离裂纹前缘部分采用六面体网格划分。采用围线积分的方法提取裂纹前缘应力强度因子分布情况，并将数值计算结果与理论计算结果进行对比分析，得到了裂纹前缘应力强度因子分布规律以及在不同载荷和裂纹长度的条件下裂纹前缘应力强度因子的变化规律。     

双轴向载荷I—II复合型裂纹J积分断裂准则探讨

通过理论分析和双轴向断裂试验，对我国压力容器常用钢１６ＭｎＲ所制成的含中心穿透Ｉ－Ⅱ复合型裂纹十字形试样的断裂规律进行了试验研究，探讨了Ｉ－Ⅱ复合型裂纹Ｊ积分断裂准则。结果表明，不同的载荷比和裂纹倾角下Ｉ－Ⅱ复合型裂纹的启裂Ｊｉ值接近，复合型Ｊ积分断裂准则预测的启裂载荷与试验结果相吻合。     

16MnR二维弹塑性J积分计算方法研究

针对我国常用压力容器用钢１６ＭｎＲ长屈服增台，屈服后又明显硬化的特点。采用拟牛法编制了微机用二维弹性Ｊ积分计算有限元程序，并进行了精度考核，在非线性方程组的求解方法上，采用了拟牛顿法，并且根据积分围线的不同定义，分别沿单元边界积分和沿单元内高斯点积分计算Ｊ积分。数值算例表明：拟牛顿法有效了提高了非线性方程组的求解速度，其精度与ＥＰＲＩ法相比，偏差在５％之内，而且是偏于安全的，基于符合工程要求。     

紧凑拉伸试样加载孔对裂纹的干涉作用

通过增量理论弹塑性有限元计算,对比分析了带和不带加载孔ＣＴ试样Ｊ积分之间的差异,提出裂纹长度与试样宽度之比大于等于０．６时,可完全忽略加载对Ｊ积分的干涉作用,另餐,采用ＣＴ试样讨论失效评定曲线时也应考虑加载孔的干涉作用。     

扩展裂纹的动态COD

利用文献「１」给出的扩展裂纹与路径地匀的Ｊ积分,该积分适用于以任意可变速率扩展的裂纹动力学问题,并推导了Ｊ积分与动态ＣＯＤ及动应力强度因子Ｋ（ｔ）之间的关系,利用Ｊ积分有可能建立适用于裂纹扩展全过程,起裂、失稳扩展及止裂阶段的断裂准则。     

关于管道环向穿透裂纹的应力强度因子

由守恒积分给出的裂纹尖端近场以应力强度因子表示的积分值,并得用Ｊｋ积分概念及管道膜应力的初等分析,提出了计算裂纹管应力强度因子的一个方法。