含內(nèi)部裂紋Q345鋼在單軸拉伸作用下的破壞研究.pdf

1、裂紋的擴(kuò)展是導(dǎo)致材料破壞的主要原因之一，當(dāng)構(gòu)件中含有多個(gè)裂紋時(shí)，其裂紋擴(kuò)展會(huì)非常復(fù)雜。因此，對(duì)材料裂紋擴(kuò)展方面的研究尤為重要。本文選用典型塑性材料Q345鋼制成32組共96個(gè)含裂紋的矩形板試件，研究了試件在單軸拉伸作用下裂紋的擴(kuò)展和串接行為，研究?jī)?nèi)容及相關(guān)結(jié)論主要有以下幾個(gè)方面:
　　一、與無(wú)裂紋的光滑試件相比，帶裂紋試件的荷載—位移曲線的屈服平臺(tái)較短，但屈服荷載和極限荷載隨裂紋長(zhǎng)度的減少和角度的增加而增大;初始裂紋長(zhǎng)度的增加與斷

2、裂所需能量的減少呈非線性關(guān)系。初始裂紋角度大于30°的試件屈服平臺(tái)較為明顯，90°試件與光滑試件的荷載—位移曲線基本相同，即沿拉伸方向的裂紋對(duì)試件破壞的影響很小。初始裂紋的角度對(duì)裂紋的擴(kuò)展方向影響較小。內(nèi)含單裂紋的相對(duì)位置對(duì)斷裂所需的能量和起裂荷載影響較小。裂紋的起裂荷載隨初始裂紋長(zhǎng)度的減小和角度的增加而增大，初始裂紋起裂后繼續(xù)擴(kuò)展一段試件才達(dá)到極限荷載狀態(tài)。裂尖周圍的軸向應(yīng)變和剪切應(yīng)變隨初始裂紋長(zhǎng)度的增加而增大，45°和60°試件裂尖

3、周圍的剪切應(yīng)變比其它角度的試件剪切應(yīng)變大。
　　二、雙裂紋試件的試驗(yàn)結(jié)果表明中，橫向間距越大，極限荷載越大，且內(nèi)含裂紋的極限荷載比邊緣裂紋大。內(nèi)含雙裂紋比有邊緣裂紋的雙裂紋試件荷載位移曲線破壞階段下降的快，且裂紋是否先串接會(huì)影響到試件破壞后期的承載力;若先串，則破壞后期的承載力相對(duì)較大。當(dāng)兩條裂紋的縱向間距達(dá)到20mm時(shí)，裂紋既有可能發(fā)生串接，也有可能發(fā)生不串接。若試件兩條裂紋均為內(nèi)含裂紋時(shí)，則縱向間距大于水平間距時(shí)裂紋不串接;若

4、有一條裂紋為邊緣裂紋，則當(dāng)縱向間距大于或等于橫向間距時(shí)，裂紋不串接。初始裂紋的橫向和縱向間距對(duì)起裂荷載的影響較小，但中心裂紋比邊緣裂紋的起裂荷載稍大。初始裂紋須發(fā)生較小擴(kuò)展后試件才達(dá)到極限荷載狀態(tài)。裂尖周圍的軸向應(yīng)變和剪切應(yīng)變隨裂紋橫向間距的增大而減小，雙裂紋兩裂尖距離越近，軸向應(yīng)變和剪切應(yīng)變變化越快，邊緣裂紋裂尖處的軸向應(yīng)變比內(nèi)含裂紋內(nèi)外裂尖處的軸向應(yīng)變都大。
　　三、基于含不同初始裂紋的幾何模型，采用了幾種常用的破壞準(zhǔn)則和新提