基于微观塑性损伤机理对延性裂纹扩展行为的分析

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本文基于材料微观塑性损伤机理对同种材料的不同实验进行相互预测,最终达到有限元数值模拟可以一定程度的代替实验的目的。实际材料在承载过程中会含有微观塑性损伤,正确描述微观塑性损伤对材料性能及韧性断裂过程的影响,对于评定材料的安全性以及使用的可靠性,将具有重大的理论和现实意义。采用x65管线钢为实验材料,首先对其进行了单轴拉伸实验和冲击实验,得到载荷/位移数据,为校正该种材料的单元模型参数提供依据;然后在考虑材料内部塑性损伤的基础之上,通过有限元数值方法(采用的是特殊单元模型法),编制求解韧性断裂特征参量的程序,模拟材料的韧性断裂过程,把标准拉伸试样的载荷位移曲线测试结果与实验数据相比较,得出反映材料微观损伤的控制参量;最后,再根据该参量对同种材料的含圆周缺口拉伸和冲击实验进行定量预测,即实现从一种实验结果预测同种材料的其他实验结果,并分析了标准拉伸、含圆周缺口拉伸和冲击试件应力场的分布情况,比较了不同缺口半径不同应力三轴度对试样延性断裂的重要影响。结果表明:在韧性裂纹扩展时考虑塑性损伤的特殊单元模型能够很好地描述材料的韧性断裂过程以及实现同种材料不同实验间的相互预测。
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