应力状态对金属材料损伤演化和断裂的影响

论文摘要

通过有限元计算，分析了平面应变和平面应力下的主应力比对长条形微孔洞损伤演化行为的影响。计算结果表明：三向应力度q相同时，不同的主应力比σ2／σ1会引起不同的孔洞长大和聚合行为，从而使开裂路径和断裂时的应变不同。当σ2／σ1＞1时，最大主应力为σ2，由孔洞长大和聚合所决定的开裂路径倾向于垂直于σ2方向。当σ2／σ1＜1时，最大主应力为σ1，开裂路径倾向于垂直于σ1方向。随主应力比σ2／σ1的增加，孔洞面积分数fa随主应变ε11的增加速率变快，断裂时的主应变(ε11)f降低。因此在分析应力状态对材料的损伤断裂行为的影响及建立相应的力学模型时，不仅要考虑三向应力度σm／σ?，而且要考虑不同主应力比σ2／σ1的影响。通过有限元计算，分析了平面应变下的主应力比对圆形微孔洞损伤演化行为的影响。计算结果表明：应力状态的变化对圆形孔洞损伤演化的影响弱于长条形孔洞。长条形孔洞长大和聚合容易发生在长径相互平行的大孔洞之间，孔洞长大存在明显的各向异性。同时，长条形孔洞长大的个体差异很悬殊，某些大孔洞主导了材料的最终断裂。而圆形孔洞的长大和聚合主要取决于孔洞的分布。另外，长条形孔洞的长大和聚合随应力状态变化范围要比圆形孔洞的大，圆形孔洞长大和聚合只有在主应力比相差十分悬殊的情况下才会发生变化。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工程背景及本课题研究意义
• 1.2 本课题的理论基础和国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.1 损伤力学概述
• 1.2.2 材料细观损伤机理
• 1.2.3 材料细观损伤模型及应力状态的影响的研究现状
• 1.3 本课题研究内容
• 第二章 平面应变下的主应力比对微孔洞损伤演化行为的影响
• 2.1 细观有限元（FEM）计算模型
• 2.2 计算结果与讨论
• 2.3 结论
• 第三章 平面应力下的主应力比对微孔洞损伤演化行为的影响
• 3.1 细观有限元（FEM）计算模型
• 3.2 计算结果与讨论
• 3.3 平面应力状态对微孔洞损伤演化行为影响的分析
• 3.4 结论
• 第四章 主应力比对不同形状孔洞损伤演化行为的影响
• 4.1 细观有限元（FEM）计算模型
• 4.2 计算结果与讨论
• 4.3 平面应变状态下主应力比对不同形状孔洞损伤演化行为的影响
• 4.4 总结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文