应用宏，微观相结合的分析观点，在概率计算几何方法基础上构造材料微结构的几何网络，均匀随机投放各晶粒的材料主轴方向，从而形成计算微观力学分析模型。用多域弹塑性边界元方法计算材料微结构的循环应力应变响应，对多晶体的循环硬化量，循环屈服应力增量，Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应进行数值统计分析，获得了其变化规律。

研究了由定常侧压力作用下,界面层上剪应力及位移场在卸载(反向加载)过程中的分布规律及演化规律计算结果表明,由于裂纹前方损伤过程区的存在,卸载是非弹性的,伴随有损伤和摩擦两种耗散机制;另外,当卸载过程不能覆盖加载过程造成的损伤区时,会产生“应力锁死”现象,从而导致结构在以后的加载过程中可能产生冲击载荷。

为准确量化循环载荷对井筒水泥环密封性的影响,基于页岩气井多级压裂过程中套管内压多次升高和降低的实际情况,开展了高温三轴循环载荷作用下水泥石岩心应力-应变试验,建立了套管-水泥环-地层组合体数值模型,基于Mohr-Coulomb准则和损伤理论,计算了多级压裂过程中循环载荷作用下水泥环内边界处等效塑性应变量。分析结果表明:循环载荷作用下水泥石累积塑性应变显著,初始塑性应变量最大,后续呈线性增加;多级压裂过程中,水泥环、套管胶结面处易出现累积塑性应变,初始塑性应变量最大,后续呈线性增加,与试验结果具有较好的对应性;降低水泥石弹性模量,增大泊松比、黏聚力和内摩擦角有利于降低累积塑性应变量,保护水泥环密封的完整性。研究结果可为页岩气井压裂过程中水泥环密封完整性设计和控制提供参考。

圆环链作为矿业运输和港口机械的关键部件，疲劳失效是影响其寿命的关键问题。针对圆环链处于冲击载荷与循环载荷作用下的疲劳损伤，利用Workbench仿真软件分析空载启动、卡链和正常运行工况下的圆环链损伤特性，并利用线性累积损伤原理分析疲劳寿命。研究表明，冲击载荷和循环载荷作用下链环接触位置不同，且循环载荷下环肩部疲劳损伤最大，寿命最短。研究结果为优化链环结构、提高链环寿命提供了参考依据。

管道疲劳强度测试系统的开发满足了反复高压情况下管道承受循环载荷过程的需求,为后续管道疲劳强度性能特点的测量奠定试验基础。基于PLC的管道疲劳强度测试系统已为3000根潜艇管道成功地完成了实验,结果表明该检测系统性能稳定、快速、方便、准确,大大减少了人员操作难度,能够满足工程应用的需求。