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。     

正交异性复合材料板裂纹尖端J积分的理论探讨

本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。     

基于非结构化格子法的动态J积分计算

目的针对动态载荷作用下稳态裂纹的线弹性断裂问题,提出一种动态J积分和动态应力强度因子KI的数值计算方法.方法基于非结构化格子法,对动态J积分计算公式中的围线积分和围面积分离散化处理,进行动态J积分的数值计算,利用动态J积分和KI的关系给出动态应力强度因子.结果非结构化格子法不仅能够用于验证动态J积分的路径守恒性,而且能够计算任意时刻动态J积分的具体数值.结论动态J积分算法具有简便、实用、计算速度快和数值计算精度高的特点.该算法可以用于动态应力强度因子的计算,为裂纹的动态起始扩展问题的研究提供了一种新的数值算法.     

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．     

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．     

多相介质层状材料中围道J积分守恒性的研究

通过证明得到了多相介质层状材料中的任意一种均质材料的回路J积分等于零，证明了在多相介质层状材料的界面上裂纹，以及平行界面的裂纹尖端围道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。     

用J积分计算平端刚性压头Ⅰ型触压应力强度因子

采用有限元法对平端的刚性压头压在半无限大的弹性平面上进行非线性接触分析,应用有限元分析软件ANSYS建模,计算围绕压头端点的J积分值,通过数值计算证明其守恒性,再根据J积分与I型触压应力强度因子（K_I）的关系得到K_I。数据结果表明,由J积分方法计算的K_I与理论值一致。最后应用J积分理论计算了有限厚度的板在刚性压头作用下的应力强度因子。     

非稳态蠕变裂纹C（t）积分和J（t）积分的有限元分析

利用有限元法分析恒定载荷和非恒定载荷作用下的非稳态蠕变裂纹问题。数值结果显示,虽然J积分和C积分在非稳态蠕变条件下均是路径相关的,但它们与路径相关的强弱程度大不一样。J积分在短时蠕变和长时间蠕变条件下是路往无关的,而在过渡蠕变时期,其与路径也只是弱相关。C积分在长时间蠕变条件下是路径无关的,而在短时蠕变条件下,其与路径呈现一种强相关。根据J积分和C积分的路径相关程度,提出了确定裂纹尖端J积分和C积分的方法,并给出恒定载荷、线性载荷和指数载荷作用下的有关分析结果。     

圆形紧凑拉伸试件J积分测试方法研究

本文提出了用圆形紧凑拉伸试件测试弹塑性断裂力学中的J积分值,并系统地研究了圆形紧凑拉伸试件的J积分测试方法。具体内容包括:①当试件尺寸较小不能直接记录施力点位移时圆形试件的柔度标定问题;②圆形试件的极限载荷和J积分计算公式以及实验验证;③断裂韧性测试中的几个问题。     

弯管外拱壁内表面周向裂纹的J估算方法的研究

介绍了一种估算含裂纹弯管J积分的新方法：采用线弹簧壳体模型进行有限元计算求解弯管外拱壁内表面周向裂纹的J积分,而后仿照EPRI方法,给出了J估算式及其相关系数F1和h1;并对该J估算方法进行了分析与评价。     

发动机曲轴箱轴承座裂解加工数值分析

预先精确计算裂解力参数,对于裂解设备设计及工艺过程的制定至关重要。应用MSC.MARC软件对捷达轿车发动机主轴承座(以RuT380材料为例)起裂过程进行数值模拟,得出了裂解力与J积分的关系曲线。根据J积分值与断裂韧性的关系,确定了临界J积分,采用线性插值的方法获得了裂解力,并进行了实验研究。实验结果表明:此方法也适用于不同结构、不同材料的其他分体类零件裂解加工时裂解力的确定。     

奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2断裂力学参量的有限元计算和实验验证

奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2由于具有优越的综合机械性能而被用于制造重要零部件。为了使奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2零部件能安全工作,用MTS高级材料实验机在应变控制条件下获得奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2的单向拉伸应力应变曲线和常规的机械性能参数;用三点弯曲试件测定了00Cr17Ni14Mo2的J积分。基于虚拟裂纹闭合法和Rice的J积分法,利用ANSYS有限元商业软件对三点弯曲试件进行了有限元分析计算,获得了相应载荷下的能量释放率G和J积分。并将计算结果与实验值进行了比较。理论计算与实验结果的比较表明：理论计算与实验结果相当吻合,该方法可用于奥氏体不锈钢构件断裂力学参量的数值分析和计算。     

Mechanical Study of Nano-ceramic Thermal Barrier Coatings by the Equation of Phonon Radiative Transfer

基于辐射模型的微、纳米尺度陶瓷热涂层的热力学性能分析

张士元¹,郑百林²,贺鹏飞²

（1 福建工程学院 土木工程系,福建福州,350007;2 同济大学 航空航天与力学学院,上海,200092）

摘要：温度场、热应力（特别是剥离力）和J积分对于热冲击下的热涂层具有重要作用,在微、纳米尺度上,能量传输机制与宏观尺度上有显著的不同。对于热冲击条件下微、纳米尺度陶瓷热涂层结构,采用声子辐射输运方程(EPRT)（用于纳米尺度陶瓷涂层）和傅里叶热传导定理（用于基底）相结合求得温度场,继而得到热应力和J积分。将这些结果与涂层和基底都采用傅里叶热传导定理计算的结果进行比较,同时分析了热物理特性（如弛豫时间和声子速度）对这些结果的影响。结果表明,用EPRT计算的温度、热应力和J积分,低于采用傅里叶热传导定理计算的结果。此外,TBCs的热物理性质对温度场和热应力的影响在TBCs表面和内部不同。

关键词:微纳尺度陶瓷热涂层,纯声子辐射模型,热应力,J积分

     

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．     

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。     

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。     

浅裂纹三点弯曲试件的J和r_p研究

本文应用位移分解法导出用于浅裂纹的 J 积分值计算式。通过五组不同 a/W 比值三点弯曲试件的断裂实验和有限元分析,研究了浅裂纹的 J 积分值和塑性转动因子 r_p。