1、疲勞與斷裂是船舶與海洋結(jié)構(gòu)物常見的失效形式。由于裂紋尖端塑性區(qū)影響，裂紋擴(kuò)展過程中發(fā)生裂紋閉合現(xiàn)象，裂紋張開應(yīng)力與裂紋擴(kuò)展速率密切相關(guān)。對于工程中準(zhǔn)確評估含裂紋損傷構(gòu)件的疲勞壽命，裂紋張開應(yīng)力的評估是亟待解決的重要問題。目前對裂紋張開應(yīng)力的研究，大部分的數(shù)值分析主要是和裂紋尖端場的計(jì)算有關(guān)，而裂紋尖端斷裂參數(shù)在工程實(shí)際中不能方便地獲??；解析法主要基于一定的理想化理論假設(shè)；實(shí)驗(yàn)測量獲得的經(jīng)驗(yàn)公式主要適用于實(shí)驗(yàn)中的材料種類和載荷條件。裂紋張

2、開應(yīng)力的評估模型無法廣泛運(yùn)用于工程實(shí)際。本文引入遠(yuǎn)離裂紋尖端的斷裂參數(shù)即裂紋最大張口位移變化量，通過斷裂力學(xué)理論分析、二維彈塑性有限元分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三個角度，對基于塑性區(qū)影響的疲勞裂紋擴(kuò)展展開了研究。
　　本研究首先分析了張開應(yīng)力與裂紋最大張口位移的內(nèi)在聯(lián)系。在常幅循環(huán)拉伸載荷條件下，通過二維彈塑性有限元分析，提出由裂紋最大張口位移變化量估算中心裂紋穿透板張開應(yīng)力的計(jì)算模型。該模型已考慮裂紋初始長度、屈服應(yīng)力、應(yīng)力比、彈性模量、應(yīng)

3、變硬化和橫向應(yīng)力的影響。進(jìn)一步根據(jù)裂紋閉合理論，建立以最大張口位移變化量為基礎(chǔ)的裂紋擴(kuò)展速率模型，該模型預(yù)測裂紋擴(kuò)展速率結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。其次，針對單次過載、多次連續(xù)過載，考慮了過載比、應(yīng)力比和材料特性的影響，通過彈塑性有限元分析建立張開應(yīng)力與最大張口位移變化量的函數(shù)關(guān)系，該函數(shù)關(guān)系適用于不同形式的連續(xù)拉伸過載的硬化金屬材料；對于間斷過載，量化分析了過載距離對裂紋擴(kuò)展的影響，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)過載距離等于0.23倍高載塑性區(qū)時遲滯效應(yīng)最強(qiáng)，為