單軸拉伸荷載下Q345鋼雙邊裂紋的擴(kuò)展行為研究.pdf

1、工程材料的破壞往往是多裂紋相互作用的結(jié)果,多裂紋交互作用及其擴(kuò)展機(jī)制是斷裂力學(xué)亟待解決的難題。本文采用試驗和有限元方法研究了含雙邊裂紋Q345鋼板試件在單軸拉伸荷載作用下的力學(xué)響應(yīng),主要開展了以下幾個方面的工作:
　　1、通過對不同縱向間距的平行雙邊裂紋試件的單軸拉伸試驗分析,結(jié)果表明雙邊裂紋縱向間距對裂紋的擴(kuò)展模式有重要影響。當(dāng)雙邊裂紋縱向間距為10mm時,裂紋首先沿水平擴(kuò)展,然后沿大約45度角發(fā)生偏折,最后裂紋串接;當(dāng)雙邊裂紋

2、縱向間距為20mm時,兩裂紋各自水平擴(kuò)展,不發(fā)生串接。對于本文的試樣尺寸,裂紋串接與不串接的臨界裂紋縱向間距為15~16mm之間。
　　2、試驗研究了單軸拉伸荷載作用下預(yù)制裂紋長度和角度對Q345鋼雙邊裂紋試件裂紋擴(kuò)展的影響,結(jié)果表明初始裂紋的角度對裂紋的擴(kuò)展方向以及拉伸的荷載—位移曲線無顯著影響;初始裂紋長度對裂紋的擴(kuò)展路徑無影響,隨著初始裂紋長度越大,試件能承受的最大荷載越小。
　　3、采用五種破壞準(zhǔn)則對試驗過程進(jìn)行了模

3、擬,通過各準(zhǔn)則模擬結(jié)果與試驗的比較發(fā)現(xiàn),每種破壞準(zhǔn)則都基本能模擬裂紋的擴(kuò)展路徑,荷載—位移曲線與試驗基本吻合,對于試件2010x,裂紋水平擴(kuò)展的長度以及裂紋斜向串接的角度與試驗相比略有偏差。
　　4、對模擬的結(jié)果進(jìn)行分析,研究影響裂紋擴(kuò)展方向的因素,裂紋尖端單元的應(yīng)力對裂紋擴(kuò)展方向的影響較小,當(dāng)兩個裂紋前沿的某個較大的應(yīng)力值在擴(kuò)展過程中匯聚時,裂紋的擴(kuò)展方向?qū)l(fā)生改變。裂紋尖端附近單元的等效塑性應(yīng)變和破壞閥值都比離裂紋尖端較遠(yuǎn)單元