The limitaition of using one-parameter to describe the crack-tip fields have prompted investigators to consider better descriptions of the crack tip fields, The two-parameter descriptions, such as J-Q theory, have been an important development in this field. But under the consideration of plane strain and three-dimensional problem, the effects of the out-of-plane tress can not be neglected. In this paper, effects of the in-plne constraint as well as the out-of-plane constraint are studied by aid of the finite element emthod on the plane strain condition. It is obvious that both the in-plane constraint, (Q factor) and the out-of-plane constraint are described out based on the simulation results, At the end of this paper, a three-parameter formulation is proposed, in which both the in-plane constraint and the out-of-plane constraint are considered, Comparing with the results of the FEM numerical simulatuon, the three-paramenter description can provide a better prediction near the crack tip.

以飞机结构常用的铝合金材料LY12CZ为研究对象，研究了温度、加载速率对平面应力弹塑性I型裂纹起裂和扩展的影响。通过实验研究和数值分析，得到了以下四点结论，（1）用断裂丝片测量裂纹稳定扩展段的长度是可行的；（2）静态载荷作用下的起裂韧性变化不大，但随温度的升高，材料在裂纹扩展过程中断裂韧性会降低；（3）低速冲击载荷作用下的弹塑性动态起裂韧性比静态值要小40%；（4）与增量路径无关积分的计算结果进行比较，说明在本研究情况下，J积分可以作为材料断裂韧性的表征参量。

主要研究了增量路径无关积分参数T*在蠕变裂纹非稳定扩展阶段的推广应用，在确定积分参数T*与裂纹扩展速率有线性关系的同时，对三轴应力度、塑性应变和蠕变应变等裂尖参数在裂纹扩展过程中的变化作了比较和说明。

采用修正的边界层模型，利用有限元计算方法对纯Ⅱ型裂纹的厚度效应进行分析和研究，通过比较三维裂纹纯Ⅰ型和纯Ⅱ型裂纹尖端的应力、应变以及J积分和裂尖张开位移等参数，得到纯Ⅱ型载荷作用下厚度效应影响弱的认识。与Ⅰ型结果相比可以看出，在Ⅱ型载荷作用下裂尖的应力、应变场的厚度效应不明显，但三维影响区的大小与Ⅰ型基本相同，在裂尖前方半厚度以内存在着很强的三维效应区，从半厚度到1.5倍厚度范围应力在不同的厚度位置有显著的变化，在1.5倍厚度以外的区域表现为平面应力场的特性。在纯Ⅱ型载荷的作用下，三维J积分Jlocal沿厚度分布不随载荷变化，且基本没有厚度效应，裂尖滑动位移（cracktipslidingdisplacement, CTSD）也没有厚度效应；沿不同厚度截面Jlocal积分和CTSD存在线性关系。

通过对面内应力比Tz和离面约束Tz，在塑性区分布规律的深人分析，发现约束在塑性区不同区域的影响是不同的，在裂尖的钝化区，面内应力比Tz，起重要作用，而在钝化区外的塑性区内，离面约束起主要作用；J-Q在一理论的基础上引人离面约束Tz可以很好地描述钝化区以外的应力应变分布，在钝化区内引人面内应力比可以对裂尖前方的应力应变进行大变形分析和描述研究表明综合两个约束的共同作用，可以很好地描述大变形条件下裂尖前方的应力分布。