飞机结构虽然大部分为薄壁结构,但主要的承力构件,连接件均为厚度较大的块状结构。尤其军用飞机的飞行速度增加,翼载增加,机翼蒙皮厚度增加,使厚壁蒙皮及块状结构分析成为飞机结构疲劳特性分析、耐久性评定、损伤容限评定及可靠性分析的关键问题。因此对含三维裂纹结构断裂特性尤其对三维裂纹体的应力强度因子的研究有重要的现实意义。 本文以现有的片条合成法为基础,发展了一种可用于计算含复杂边界条件结构的三维裂纹应力强度因子的方法——推广的片条合成法,推导了相应的位移协调公式。应用推广的片条合成法,对一般结构表面裂纹的裂尖应力强度因子进行了验证性的分析和讨论,计算结果与Newman解进行对比,趋势合理、精度完全满足工程要求;同时,并分析和讨论了拟合片条位移鉴定点的取法对应力强度因子的影响。计算了具有复杂边界的凸台结构表面裂纹的裂尖应力强度因子,给出可供工程参考的结果和结论。 本文在应用片条合成法计算三维裂纹尖端应力强度因子基础上,推导了在小范围屈服情况下考虑塑性区影响时三维裂纹尖端应力强度因子的求解公式,讨论了塑性区大小对裂尖应力强度因子的影响,其中重点考虑了塑性区对裂纹发展的阻止效应。并对结果进行了分析和讨论,给出可供工程应用参考的依据。计算结果表明,在考虑了塑性区对裂纹发展的阻止效应后,大多数情况下塑性区修正使应力强度因子比未考虑塑性区修正的应力强度因子要小7%～30%。 本文应用组合法思想构造了椭圆孔边单裂纹和双裂纹的权函数,给出了片条合成法求解了含椭圆孔边角裂纹和表面裂纹的应力强度因子的公式,计算了椭圆孔边角裂纹和表面裂纹的应力强度因子,研究了椭圆孔曲率半径对应力强度因子的影响,随着曲率增加,应力强度因子减小。