超弹性NiTi合金由于热弹性马氏体固-固相变体现出优越的超弹性和形状记忆效应。在裂纹扩展过程中,由于应力诱发马氏体相变和马氏体塑性屈服对相变的约束作用,其裂纹尖端应力场与常规金属材料不同,基于传统线弹性断裂力学的模拟方法存在一定局限性。因此,需要评估已有裂纹扩展模拟方法对超弹性NiTi合金裂纹扩展模拟的适用性,进而发展基于考虑相变-塑性的本构模型,对超弹性NiTi合金裂纹尖端的应力场进行深入分析,讨论超弹性NiTi合金特有的材料参数对断裂参量J积分的影响。最终,针对超弹性NiTi合金的裂纹扩展问题,基于ABAQUS有限元分析软件开发有限元插件,从而实现对超弹性NiTi合金器件的断裂问题进行快速评估,这对该合金的可靠性评估具有重要意义。该论文的主要研究工作如下:(1)对超弹性NiTi合金进行了准静态裂纹扩展和疲劳裂纹扩展实验研究。分析了不同加载速率下裂纹尖端应力场和温度场的特性,计算了不同加载速率下超弹性NiTi合金的应力强度因子K_I和J积分,讨论了加载速率对断裂参量的影响。基于Paris公式确定了疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子幅值的材料参数。(2)基于线弹性断裂力学理论,对紧凑拉伸试样进行了有限元建模,采用VCCT方法和XFEM方法模拟了静态裂纹扩展。分析了两种方法模拟裂纹扩展的优缺点,以及J积分随载荷的变化情况,实现了基于XFEM方法的疲劳裂纹扩展模拟。(3)采用考虑相变-塑性的超弹性NiTi合金本构模型,对紧凑拉伸试样进行了有限元分析。分析了裂纹尖端应力场和马氏体体积分数的分布情况,通过量纲分析揭示了超弹性NiTi合金材料参数对J积分的影响。(4)基于生死单元和PYTHON脚本语言,开发了基于ABAQUS平台的超弹性NiTi合金裂纹扩展模拟有限元插件,实现了对超弹性NiTi合金I型和I-II混合型裂纹扩展的模拟。