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为发展可同时纳入面内/面外几何拘束的结构断裂评定新方法,需要研究便于工程计算和应用的统一拘束参数。本文通过有限元数值计算结合实验数据和理论分析,对基于裂尖张开位移(CTOD)的面内与面外几何拘束参数及其应用方法开展了研究。研究工作及得到的主要结论如下:(1)基于裂尖张开位移(CTOD)定义的统一拘束参数Ad和前期研究的基于裂尖等效塑性应变的统一拘束参数Ap一样,可以同时表征面内拘束和面外拘束,并可与材料的延性断裂韧性建立统一关联线(Jc/Jref-Ad)。此关联线与参考试样的选择以及试样类型无关。Ad参数物理意义明确,便于计算测量,其可能成为一个便于工程应用的统一拘束参数。(2)宽范围不同拘束试样的脆性断裂韧性KJc/Kref或Jc/Jref数据可以和拘束参数Ad之间形成一条分散度很小的关联线,表明Ad在脆性断裂条件下也可以同时表征面内/面外拘束,并可以和材料的脆性断裂韧性建立统一关联。(3)不同厚度和裂纹深度的焊接接头试样的标称化断裂韧性Jc/Jref与Ad可以形成一条单一的关联线,表明Ad可同时纳入面内/面外几何拘束和材料拘束。沿试样厚度上Ad的平均值更能反映整个试样的拘束水平,基于平均Ad可建立更好的Jc/Jref-Ad关联线。(4)不同拘束试样的Ad随硬化指数n的增加而增大,随屈服强度σ0的增加而减小。在较低硬化指数n和较低屈服强度σ0时,n和σ0对拘束Ad影响较显著。而在较高n和σ0时,n和σ0对拘束Ad影响较小。(5)通过不同几何试样断裂的预测,研究给出了基于J-Ad二参数预测试样或结构断裂的两种基本方法,即裂纹扩展力法和失效评定图法。这两种方法都可以较为准确的预测不同几何试样的断裂韧性。可减小传统单参数预测或断裂评定中过大的保守度。