三軸應力狀態(tài)對破壞模式影響很大,但是根據(jù)應力三軸度的傳統(tǒng)定義難以定量地判斷破壞模式。本文根據(jù)準脆性斷裂和塑性屈服的發(fā)生條件,從二者被滿足的先后順序角度,提出了一個新的應力三軸度定義以及臨界三軸度這一材料常數(shù)。區(qū)分破壞模式的判據(jù)可簡單地表示為:當應力三軸度大于材料的臨界三軸度時,則發(fā)生準脆性斷裂;當應力三軸度小于臨界三軸度時,則先發(fā)生屈服和塑性變形。通過對平面應力和平面應變狀態(tài)下橢圓孔孔邊應力三軸度的理論分析,提出了有限厚度板中裂尖應力三軸度的數(shù)值計算方法,考察了不同板厚下單邊裂紋裂尖應力三軸度沿板厚方向的分布特點,并給出了相應的經驗公式。 

【文章來源】：應用力學學報. 2020,37(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同厚度下裂尖沿厚度方向分布Fig.11Distributionofofthecracktipthroughthethicknesswithdifferentthicknesses

926應用力學學報第37卷止(即穩(wěn)態(tài)擴展)，故要整體斷裂還需更大的應力強度因子。因此，整體斷裂時的應力強度因子是與板厚有關的，如圖10所示。圖10斷裂韌性與板厚的關系Fig.10Therelationshipbetweenfracturetoughnessandtheplatethickness從直觀物理意義上看，式(18)是限定了斷面中呈脆性破壞的中央部分沿厚度方向的長度與板厚(其余呈塑性變形)比例大致在80%以上。從三軸度與失效模式的關聯(lián)性來看，這意味著c的區(qū)域大于80%。但根據(jù)圖9確定裂尖三軸度是困難的，應用時可以用r/a0.05處的三軸度作為評價的依據(jù)(這相當于觀察裂尖前沿r0.05a內的斷面形式)，可得不同厚度下裂尖沿板厚方向的分布如圖11所示。圖11不同厚度下裂尖沿厚度方向分布Fig.11Distributionofofthecracktipthroughthethicknesswithdifferentthicknesses圖12z/B0和z/B0.4處對應的裂尖隨厚度的變化Fig.12Variationofofthecracktipwithdifferentthicknessesattheplacesofz/B0andz/B0.4對于不同厚度的板，三軸度最大值總是位于沿板厚方向的中央位置(即z/B0)，而斷面80%區(qū)域對應的位置為z/B0.4，這兩個位置對應的三軸度隨厚度變化規(guī)律見圖12。根據(jù)表1取材料臨界三軸度c0.4。斷面大于80%可以判定為準脆性破壞，即c的區(qū)域大于80%，則板厚B/W0.25就可認為是由K支配的準脆性斷裂；并且隨著厚度的增加，對應的三軸度最大值逐漸增加，K支配的準脆性斷裂區(qū)域所占整個厚度的比例也逐漸增加。另外，由于應力狀態(tài)影響屈服區(qū)，對于c的區(qū)域，1b=先達到，eY后達到，該區(qū)域先發(fā)?

的區(qū)域大于80%，則板厚B/W0.25就可認為是由K支配的準脆性斷裂；并且隨著厚度的增加，對應的三軸度最大值逐漸增加，K支配的準脆性斷裂區(qū)域所占整個厚度的比例也逐漸增加。另外，由于應力狀態(tài)影響屈服區(qū)，對于c的區(qū)域，1b=先達到，eY后達到，該區(qū)域先發(fā)生1b的準脆性斷裂，沒有塑性屈服。對于板中央位置c的情況，裂尖附近區(qū)域均發(fā)生屈服，對應圖12中板厚在B/W0.08時，只發(fā)生塑性屈服。當板厚不變時，以B/W0.2為例，不同裂紋長度下的三軸度沿厚度方向的分布見圖13。可以看出，裂紋長度對沿板厚方向的裂尖三軸度分布的影響較校z/B0以及z/B0.4處的裂尖三軸度隨裂紋長度變化規(guī)律見圖14。可見，隨著裂紋長度的增加，兩個位置的三軸度都會有先逐漸增加再逐漸減小的變化趨勢，但總體上受裂紋長度影響較校圖13不同裂紋長度下裂尖沿厚度方向分布Fig.13Distributionofofthecracktipthroughthicknesswithdifferentcracklengths圖14z/B0和z/B0.4處對應的隨裂紋長度的變化Fig.14Variationofofthecracktipwithdifferentcracklengthsattheplacesofz/B0andz/B0.4利用最小二乘法對圖11的數(shù)值結果進行分析，給出含單邊裂紋的有限厚度板的裂尖應力三軸度與板厚、沿厚度方向位置的經驗公式為12234,1zAABzBWBzzAABB(20)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]MY準則解析復合型裂尖塑性區(qū)[J]. 章順虎,王曉南,侯紀新,王心怡,劉敏.  應用力學學報. 2015(03)
[2]I型裂紋尖端約束應力區(qū)模型及其解析解[J]. 高常輝,唐雪松.  應用力學學報. 2014(06)



本文編號：3527998