随着弹塑性断裂力学的发展,目前具有严格理论基础的双判据(断裂与塑性失稳)J积分失效评定图技术已成为缺陷断裂评定的主要依据。然而,J积分的计算是这一技术成功应用的关键。虽然EPRI给出了一套近似的工程解法,但实际上工程中构件的裂纹大多呈现内在的三维效应,若使用二维弹塑性或三维弹性分析必然不够精确,因为对裂纹的“等效”二维表达忽视了发生在靠近裂纹端部的应力和应变的再分配,所以对压力容器裂纹进行三维弹塑性分析及其J积分是研究压力容器裂纹扩展和安全评定的基础工作之一。本文在Rice提出的二维J积分表达式的基础上,推导出三维裂纹J积分表达式,验证了其与积分路径无关的这一特性,改变以往对裂纹前端普遍采用的“平行切片”积分,采用反映裂纹前端应力情况的“扇形切片”积分,将裂纹前沿的应力流变化考虑进去并减小了误差。以半椭圆表面裂纹和平面应变中心裂纹为计算模型,借助有限元法、高斯积分法,并采用六面体20节点单元,将公式转换成易于求解的数值积分形式——高斯积分形式,进而完成模型的三维J积分计算的全过程,利用ANSYS的二次开发工具APDL编写计算程序,使用Yagawa的拉伸解对该程序进行考核。