本学位论文由两部分组成,即弹塑性断裂力学之积分的研究与复合型裂纹扩展断裂准则的研究。现分别陈述如下:众所周知,积分原理是弹塑性断裂力学的基本理论之一,正如Irwin在线弹性断裂力学中提出的应力强度因子一样,Rice提出了一个绕裂纹前缘与路径无关的守恒积分,即积分,它表征了弹塑性情况下裂纹尖端应力、应变场奇异性强度平均值的参量。特别是在全量理论和比例加载的条件下,已证明积分之值与路径无关,并且的临界值JIC被测得且与试样类型和尺寸无关时,J≤JIC才被认为可能成为弹塑性断裂的判据,Rice,Rosengren和Hutchinson分别独自地用积分对平面裂纹前缘塑性应力、应变场作了近似分析,得到了裂纹前缘应力、应变场具 有HRR奇异性。因此,积分成为研究弹塑性断裂力学的重要工具。Orowan通过对金属材料中裂纹扩展过程的研究得知:裂纹在扩展前在其尖端附近产生一塑性区,因此系统提供裂纹扩展的能量不仅用于形成新的表面所需的表面能,而且还用于引起这种塑性变形所需的能量,即塑性功,且塑性功比表面能大三个数量级。由于引起金属材料屈服的原因仅为偏斜应变能,而与体积应变能无关,本文提出了一个与路径无关的守恒积分,即偏斜应变能积分,并对其守恒性进行了严格的证明。在线弹性情况下,推导出了积分与应力强度因子KI的关系。通过I型裂纹的应用,由导出之的结果与应力强度因子手册解符合得较好,同时给出了积分偏斜应变能释放率的物理解释。 <WP=9>最后建立了利用有限元分析结果来计算积分值的基本公式,改进了当积分路径沿外边界积分时,应力张量难以在边界上分解成应力偏张量和应力球张量的这一缺陷。在学位论文的第二部分对复合型裂纹扩展断裂准则进行了研究。在实际工程结构中,由于荷载分布不对称,裂纹方位不对称,以及材料各异性等因素使得裂纹多处于复合型受力的状态。因而复合型裂纹扩展的断裂准则的研究有着重要的理论意义和实用价值,探讨各种类型结构和材料中裂纹扩展的真实原因和动力一直是广大学者研究的热门领域。与学位论文第一部分中的根据相同,作者认为金属材料中裂纹扩展的真实动力来源于形状改变比能的释放。为此,我们建立了形状改变比能密度因子准则和复合型裂纹扩展的形状改变比能准则,简称Sd准则和Ud准则。它们表明了裂纹在金属材料里的扩展过程中,起决定作用的是形状改变比能,而不是整个应变能。作为应用举例,它们成功地预测了复合型裂纹的启裂角和临界荷载,将其与现有的理论结果和实验数据进行比较,其结果是在预测裂纹启裂角方面优于Sih的S准则,而预测的临界荷载偏保守。将其应用于工程实际中是偏安全的。最后,本学位论文提出的偏斜应变能的积分和复合型裂纹扩展的Sd准则和Ud准则,它们揭示了金属材料里的裂纹在扩展过程的能量转化过程中起主要作用的是偏斜应变能这一事实。