运用位移外推法,求解出裂纹尖端一系列位移表征的应力强度因子,通过最小二乘法拟合出裂纹尖端应力强度因子表达式,以压力容器常用材料钛-钢(TA2-Q235B)复合层板为研究对象,通过数值分析,讨论应力比、裂纹尺寸比以及材料的参数错配对垂直于界面的Ⅰ型裂纹应力强度因子的影响。结果表明裂纹尖端应力强度因子KⅠ随着应力比R、裂纹尺寸比a/W的增大而增大;裂纹位于高强度材料一侧时,相较于单一材料应力强度因子KⅠ有所增大,反之减小;不论裂纹位于哪一侧材料,界面处应力强度因子KⅠ均有所减小。

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。