随着我国工业化的飞速发展，对石油天然气等能源输送能力的要求越来越高，而随着西气东输和南水北调等工程的进展，大口径高压管道得到越来越广泛的应用。管道常因各种制造缺陷和焊接瑕疵而存在各种微裂纹，在使用过程中这些微裂纹会进一步扩展成为宏观裂纹，因此，对存在裂纹的构件进行强度分析就尤为重要。　　 对存在缺陷的X100管道进行安全性评定、寿命评估和失效概率计算时，断裂韧度是一个关键的参数。但试样几何构形、加载方式及裂纹尺寸不同，会在裂纹端部产生不同的约束效应，从而导致材料断裂韧度和JR阻力曲线具有几何相关性，因此必须认真考虑约束效应的影响，才能准确地对失效进行预测。　　 首先，运用弹塑性断裂理论并结合有限元数值分析，定量研究了带轴向直裂纹X100管线钢的断裂行为。在J-Q双参数理论的基础上，考虑塑性效应的影响，引入一个新参数βQ，建立了J-βQ双参数断裂准则。结合实验结果，得到X100钢的断裂失效曲线，并对带轴向内、外裂纹管道的临界压力值进行预测。结果表明，管道外裂纹的约束比管道内裂纹高，但裂纹较浅(a/t≤0.2)时相反；在裂纹尺寸比较小时(a/t≤0.40)，裂纹尖端场所受约束较弱，塑性变形比较大，管道以屈服破坏为主，用PCORRC方法确定临界压力是安全的；在裂纹尺寸比较大时，约束加强，塑性变形比较小，管道以断裂破坏为主。　　 其次，针对工程中常见的表面裂纹问题，运用应力三轴度理论和应变能密度理论对近似无限大板的半椭圆表面裂纹进行分析。计算结果表明沿着半椭圆表面裂纹前沿线：在裂纹表面点B附近，张开应力、等效塑性应变、应力三轴度、应变能密度迅速变化，等效塑性应变在此处取得最大值，应力三轴度在此处取得最小值；在离开表面点一定距离后，这些量都变化不大，接近裂纹最深点A处的情形；由此可预测椭圆裂纹在稳态扩展过程中的形态和扩展方向。　　 本文的工作对工程结构的经济设计和安全评估具有一定的指导意义。