Ⅰ型弹塑性裂纹尖端场与弹塑性断裂

来源 :西北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:henrychan168
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作者首先分析了HRR场的局限性,指出把比值σ<,z>/(σ<,r>+σ<,θ>)固定为常数0.5在裂尖前方区将得到明显与事实相违背的结果。然后采用简单的线性强化弹塑性模型,计及了弹性应变,考虑比值σ<,z>/(σ<,r>+σ<,θ>)=v<,ep>的变化,系统地分析了平面应变下弹塑性泊松比v<,ep>的意义和范围,求得了包括非奇异项的弹塑性裂纹尖端场,并得到了应力、应变以及能量密度场等一系列简单的表达式。与HRR场以及J-Q两项式不同的是,该裂纹尖端场的奇异主项和非奇异相互耦合,弹塑性泊松比v<,ep>=σ<,z>/(σ<,r>+σ<,θ>)以及泊松比v出现在其所有表达式(包括应力场)中,该场由J积分和作为约束因子的v<,ep>共同控制。该场能考虑比值v<,ep>=σ<,z>/(σ<,r>+σ<,θ>)的变化以及由这种变化百带来裂纹尖端场的变化,v<,ep>的改变可显著改变裂尖前方韧处应力应变场尤其是能量密度场的结构,但J值以及其它以整个裂尖区塑性功为主的参量对v<,ep>的改变却很不敏感,所以J值(全塑性HRR场的控制参数)难以体现出所谓约束的变化。裂尖前方区韧处弹性应变一般并不可忽略,该文为考察断裂的物理本质,以裂纹尖能量密度场的分析为主,从理论上弹塑性断裂破坏过程中裂尖区能量的变化情况、弹性能的地位和作用及其和"面内约束"的内在联系。最后,以HY80钢为例的分析表明,不同约束下的线性强化弹塑性理论解分别和不同类型试件的有限元结果相吻合,说明该场是一个能描述不同约束(试件几何)下弹塑性裂纹值分别和有关文献给出的四种不同类型试件的实测值相吻合。
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