【摘 要】
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金属材料的断裂问题非常复杂,试件在载荷作用下发生断裂,但不同材料在不同加载条件下的断裂形式不同。脆性断裂的微观断裂机理基本为解理断裂,而韧性断裂大多数是由于孔洞的
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金属材料的断裂问题非常复杂,试件在载荷作用下发生断裂,但不同材料在不同加载条件下的断裂形式不同。脆性断裂的微观断裂机理基本为解理断裂,而韧性断裂大多数是由于孔洞的萌生,生长和聚合最终形成宏观裂纹,从而导致断裂。根据微观断裂机理,很多科学家提出了考虑细观损伤的断裂准则。目前这些断裂准则在工程领域广泛使用。将应力三轴度作为断裂参数,可以区分断裂机理并合理的选择常用的断裂准则。 缺口圆棒单轴拉伸实验是研究断裂问题的基本实验,对其危险截面的应力场计算,目前常用Bridgman解和有限元方法得出的数值解,但由于Bridgman解建立在半经验假设上,计算结果不能合理解释实验现象,所以对该问题的解析解需要有新的探讨。由于缺口圆棒试件的缺口常做成规则的圆弧状,本文中将采用圆环坐标系描述该问题,在圆环坐标系下列出几何方程,平衡方程结合本构方程,得到该问题的解析解。 将本文得到的解析解,有限元解和经舆解进行对比,用文献中给出的材料进行计算,结果证明本文的解析解比Bridgman解更加适用于解决该类问题。 对缺口圆棒试件进行拉伸实验,将得到的最小横截面处的变形结果带入本文解析解中,可以得到缺口圆棒拉伸试件在断裂前应力和应力三轴度的值。本文中将采用非接触应变测量,通过xTDIc系统对全程位移变化的测量,得到断裂实验全过程的应变场和位移场。
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