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．     

一种测定裂纹体约束因子的实验方法及应用

介绍了一种确定裂纹体约束因子的实验方法：这种方法先在一个断裂韧性试样上同时测定J积分值和裂纹尖端张开位移值艿，然后用J积分值和艿值计算出裂纹体的约束因子：用这种实验方法，测定了海洋平台用钢DH40的三点弯曲试样的约束因子，测定了用于海洋平台导管架建造的两项焊接工艺的焊接接头热影响区的三点弯曲试样的约束因子。文中的实验方法，结果准确可靠，使用方便，     

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。     

两种钢材COD及J积分值的实验研究

采用18CrNiWA和40Cr钢，用3种不同强度材料的试件，进行了一系列3点弯曲试件深裂纹和浅裂纹的OOD及J积分值试验，再次得出了浅裂纹的ODD和J积分值大于深裂纹值的结果．文中用滑移线场理论进行分析。得出浅裂纹的静水应力值要小于深裂纹值，从而造成浅裂纹的断裂韧度值大于深裂纹值的结论．并以双参数断裂理论分析得出a／W值的减小导致了T应力的减小，并由此导致裂纹尖端塑性区的增大．即浅裂纹塑性约束的减小，造成了浅裂纹的δi及Ji值明显高于深裂纹值的结果．文中还指出了其重要的工程实际意义．     

中心裂纹板双向加载的弹塑性有限元J积分计算

本文用弹塑性有限元法计算了中心裂纹板双向加载的J积分。讨论了J积分的路径无关性和裂尖应力,应变奇异性。     

疲劳裂纹扩展可靠性分析的N—J模型方法

引入参数不确定性概念，采用概率统计方法研究了疲劳裂纹扩展过程中的可靠性问题，建立了以疲劳寿命N和J积分随机变量的疲劳裂纹扩展可靠性模型，即N－J可靠性分析模型，并用Monte-Carlo法模拟了J积分的分布，与已有可靠性分析模型相比较，N－J模型更适合于描述疲劳裂纹扩展的可靠性问题。     

基于CTOD和J方法的断裂韧性Jc的研究

用J积分和CTOD方法同时对DH40钢的弹塑性断裂韧性进行了研究.Jc和δc以裂纹启裂时为依据,根据J积分和CTOD之间的关系,提出了一种确定Jc的新方法.由ASTM E1820-1999a,新的J方法和Jc=mσsδc（1-μ^2）得到的3个Jc值.比较结果表明,试样产生较大范围屈服时,Jc值可由ASTM E1820-1999a方法和新J方法得到.     

J积分的数值计算及Dugdale模型的弹塑性修正系数Φ的适用范围

本文的内容分为两部分。第一部分利用文献[1]提出的弹塑性有限元方法用等参元和裂尖退化奇异元对平面应力状态的带中心穿透裂纹的平板进行了J积分的计算;阐述了进入屈服后加载增量步长的具体确定;以及讨论了选用不同高斯积分点(4点和9点)对J积分结果的影响等。第二部分根据J积分的数值计算结果,着重讨论了在弹塑性状态下,Dugdale模型的弹塑性修正系数Ф的适用范围,以及给出了可作工程估算用的材料断裂韧性K_c的计算公式。最后,文中扼要地论述了所得的结果可在工程设计中应用,把线弹性断裂力学的应用范畴推广到弹塑性断裂力学范畴。本文的结论对工程设计和断裂控制有实用价值。     

J和CTOD评价公式的试验比较

利用带有深裂纹合金钢的三点弯曲试样通过试验方法对一个J积分和三个裂纹尖端张开位移(CTOD)评价公式进行了研究，利用这些评价公式计算J积分和裂纹尖端张开位移(CTOD)，可以简化试验装置和设备。研究结果表明：J积分和CTOD既可以根据加载线位移确定，又可以根据裂纹嘴张开位移确定。     

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。     

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。     

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。     

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．     

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 ,可完全忽略加载孔对 J积分的干涉作用 .另外 ,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     

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。     

海洋立管焊接接头的断裂参量J积分研究

针对深水海洋立管的特点,采用弹塑性有限元计算方法,对裂纹深度、长度、管道径厚比等因素对海洋立管断裂参量J积分的影响进行了研究,并在此基础上分析不同焊接接头组配在加载过程中的断裂性能。结果表明,焊接接头J积分值与全母材是有所差异的。因此,在海洋立管焊接结构安全评定中,除考虑不同裂纹深度、长度、管道径厚比对海洋立管的影响外,还必须考虑焊缝组配对焊接接头断裂参量的影响。     

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

     

关于动应力强度因子的有限元分析

本文用三角形四分点元及J(t)积分两种有限元方法进行了动应力强度因子的计算分析。结果表明,前者采用较少单元即可获得比较满意的结果,而后者可获得更高精度的K_I(t)值。     

弹塑性断裂韧变J积分试验分析

本文依据标准［１］对弹塑性断裂韧变Ｊ积分进行了试验分析．