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应力三维度对材料断裂破坏的影响

司马爱平  
【摘要】: 本文主要通过试验现象和理论分析,对韧性材料的断裂机理和断裂方向进行研究。对韧性材料I-II复合型裂纹尖端应力场进行了系统分析,结合LY12-CZ和LY12-M常规和复合型断裂力学试验现象分析,研究韧性材料在不同受力条件下的断裂规律;通过三种材料单轴拉伸试验的结果数据,利用Bridgman公式计算其正断和剪断的临界应力三维度;以应力三维度为断裂参量,建立新的复合型断裂准则;通过三种材料不同缺口根半径试样的有限元计算,分析其最小横截面上的应力、应变分布。得到了下列主要结果: 1.随应力三维度的变化,LY12铝合金存在两种不同的断裂形式,即对韧性断裂Rσ存在着某一分界值,当危险点上Rσ大于该值时,断裂形式为正拉断,当危险点Rσ小于该值时,断裂形式为剪断。 2.合金钢14CrNiMov、45号钢和A3钢正断和剪断的临界应力三维度分别为0.462、0.472、0.587。 3.适用于正拉断的含应力三维度参量的复合型断裂准则,试验验证,具体参数的确定。 4.Bridgman公式不准确,材料性质和试样几何形状对应力三维度有较大影响。三种材料不同缺口根半径试样最小横截面上应力三维度和等效塑性应变分布形态相似。当R≥2mm时,应力三维度最大值在试样中心,R2mm时,应力三维度最大值更接近于缺口尖端。


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