使用相互作用积分法讨论了不同的裂纹初始角度对球形压力容器裂纹尖端的应力强度因子与J积分的影响。结果表明在同一裂纹初始角度β下,Ⅰ型应力强度因子KⅠ、Ⅱ型应力强度因子KⅡ随着裂纹尺寸比2a/h的增大而增大;在不同的β下,KⅠ、KⅡ随着2a/h的变化趋势相同;当β增大时,KⅠ增大,KⅡ先增大后减小,J积分、等效应力强度因子Ke随之增大,且KⅠ在Ke的变化规律中起决定作用。

为解决工程结构中裂纹补强板塞焊孔的设计参数优化问题,使用有限元法计算裂纹尖端的J积分值,以此分析补强板的塞焊孔直径、间距及数量等设计参数对裂纹补强性能的影响。结果表明,在国家标准(GB50661-2011)规定的范围内,塞焊孔之间的间距越小,塞焊孔直径越大,补强板的补强性能越好。对于确定的裂纹,在裂纹两端沿裂纹方向增加塞焊孔,可提高补强板的补强性能,并且在裂纹两端各增加3列时,补强性能达到最大值;而在垂直裂纹方向增加塞焊孔,会使补强板的补强性能减弱。

验证含裂纹油气管道的失效评定曲线,实例来源于某输油管线现场水压试验中爆裂的三个管段.给出基于J积分理论的含裂纹管道的失效评定曲线的基本方程,并采用有限元方法计算裂纹管道的J积分.对三个破坏的含裂纹管段,根据现场测量的裂纹尺寸和管材的力学性能试验数据,建立失效评定曲线,并与水压实验结果作比较,表明所建立的失效评定曲线的准确性.