考慮材料微觀塑性損傷的韌性斷裂數(shù)值模擬.pdf

1、鋼鐵構(gòu)件在生產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng)用，鋼鐵結(jié)構(gòu)的日益大型化、高強(qiáng)化、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化以及使用環(huán)境的嚴(yán)酷化，使得安全問題得到了人們的普遍關(guān)注。另一方面，在實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)的使用過程中，最大限度地發(fā)揮材料的潛能，可以節(jié)省大量資金和人力物力。因此對于韌性斷裂的研究不僅具有理論價(jià)值，無疑還具有潛在的巨大的經(jīng)濟(jì)利益。隨著冶金學(xué)的發(fā)展及冶金技術(shù)的提高，材料的韌性逐漸增強(qiáng)，因此對材料失效研究的重點(diǎn)也就由材料的脆性斷裂轉(zhuǎn)移到了韌性斷裂上來。從上個(gè)世紀(jì)五六十年代以來

2、，國內(nèi)外從力學(xué)，冶金學(xué)等許多方面對于韌性材料的塑性變形以及韌性斷裂進(jìn)行了廣泛和深入研究，相繼提出許多模型，并取得了豐碩的成果。目前應(yīng)用最廣泛的，理論較為完善的韌性斷裂模型是Gurson在1975年提出，之后由Tvergaard進(jìn)行修改完善的多孔微觀機(jī)制模型(G-T模型)，該模型定量地描述了塑性變形量和空穴擴(kuò)展的關(guān)系。進(jìn)入九十年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，G-T模型在韌性斷裂的數(shù)值研究中又有了新的應(yīng)用。 實(shí)際韌性材料在承載

3、過程中會含有塑性損傷，正確描述微觀塑性損傷對材料性能及韌性斷裂過程的影響，對于評定材料的安全以及使用的可靠性，將具有重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本研究采用X65管線鋼為實(shí)驗(yàn)材料，對其進(jìn)行了單軸拉伸實(shí)驗(yàn)和三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)；在考慮材料內(nèi)部塑性損傷的基礎(chǔ)之上，通過有限元數(shù)值方法(本研究采用的是特殊單元模型法)，編制求解韌性斷裂特征參量的程序，模擬材料的韌性斷裂過程，由標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣的阻力曲線測試結(jié)果，得出反映材料微觀損傷的控制參量，再根據(jù)該參量對同種