多尺度下裂紋斷裂過(guò)程區(qū)力學(xué)特性分析.pdf

1、以應(yīng)力腐蝕破裂（SCC）為代表的環(huán)境致裂（EAC）問(wèn)題是影響核電設(shè)備長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學(xué)狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴(kuò)展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對(duì)裂紋斷裂過(guò)程區(qū)力學(xué)特性進(jìn)行了分析和研究。 主要完成研究?jī)?nèi)容和取得成果如下： （1）利用有限元軟件計(jì)算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗(yàn)證了利用ABAQUS計(jì)算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； （2）

2、在研究?jī)?nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； （3）在宏觀尺度上建立了全局有限元計(jì)算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)分布，結(jié)果表明利用子模型技術(shù)獲得比較準(zhǔn)確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)分布是可行的； （4）在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴(kuò)展模型，得到了裂紋尖端斷裂過(guò)程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)； （5）當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子為30MPa.m1/2時(shí)，分

3、析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴(kuò)展過(guò)程中裂紋長(zhǎng)度對(duì)Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影響，結(jié)果表明，裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度對(duì)試樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對(duì)裂紋尖端區(qū)域有較大影響； （6）介觀尺度上對(duì)比分析了彈性模量為210GPa和420GPa時(shí)在裂紋擴(kuò)張過(guò)程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，結(jié)果表明彈性模量對(duì)應(yīng)力的影響較大而對(duì)應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進(jìn)一步分析研究裂紋尖端斷裂過(guò)程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴(kuò)展定量預(yù)測(cè)研究奠定了