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本文以裂纹尖端断裂参量J积分为研究对象,通过对两相介质层状材料界面裂纹上的任意回路J积分守恒的证明;理论上证明了在多相介质层状材料界面上的裂纹和平行于界面的裂纹上,J积分都是守恒的,为J积分表征多相材料的断裂韧性提供了理论依据;同时,证明了裂纹垂直于多相介质层状材料的界面时,J积分与路径相关,J积分不再守恒。
利用弹塑性有限元分析方法,对平行于双相介质界面的裂纹在不同长度和不同位置时的J积分进行了计算,并研究了裂纹尖端的J积分随双相介质材料特性的差异和裂纹到界面的距离的变化规律。分析结果表明,裂纹位于硬介质中的J积分小于位于软介质中的J积分;当裂纹靠近界面时,硬介质中J积分将增大,而软介质中J积分将减小;J积分随裂纹长度的增大而增大。
利用有限元数值分析方法,验证了多相介质层状材料界面裂纹的J积分和考虑热载荷作用下的修正J*积分都是守恒的。