摘要：针对汽车用6xxx铝合金薄壁件,采用准静态拉伸实验获得材料的真实应力—应变曲线,通过线性回归拟合的方法得到6061和6063材料的Johnson-Cook本构参数A、B、n值分别为90 MPa、422.58 MPa、0.5234和60 MPa、323.57 MPa、0.428。为了准确地预测铝合金变形过程中的开裂行为,将Crockroft-Latham韧性断裂准则引入到数值模拟中,计算出6061和6063铝合金材料的韧性断裂常数分别为334.09 MPa和309.79 MPa。对铝合金缺口试样拉伸实验和汽车铝合金薄壁件压缩实验进行数值模拟和实验验证,发现试样的力和位移曲线以及断裂位置与仿真预测结果吻合度较高,该方法能够方便、准确地预测两种铝合金材料薄壁件的开裂行为。在实际的工程应用中,该方法成为判断材料的断裂失效的一种有效的方法。

摘要：30CrMnSiNi2A钢是一种在军工领域应用广泛的低合金高强度钢。针对结构完整性的评估问题,采用试验和数值计算结合的方法研究了30CrMnSiNi2A钢的韧性断裂特性。对光滑圆棒试件在不同温度下进行准静态和动态拉伸试验,并通过有限元迭代方法标定了材料的Johnson-Cook动态本构模型参数,分析了温度和应变率对30CrMnSiNi2A钢断裂行为的影响。开展了缺口圆棒拉伸、缺口平板剪切和圆柱压缩试验,计算了各试件对应的平均应力三轴度和断裂应变,给出了应力三轴度在-1/3~1.5区间内的断裂应变变化曲线,分别确定了Johnson-Cook和Bao-Wierzbicki失效模型参数。研究表明,30CrMnSiNi2A钢的断裂应变与应力状态密切相关,且在不同的应力三轴度区间内曲线单调性差异较大,Bao-Wierzbicki失效模型较好地描述了这种钢在不同应力状态下的断裂特性。

摘要：韧性断裂预测对汽车轻量化产品设计与成形工艺优化有着重要的意义。全面综述了强耦合型与弱(非)耦合型韧性断裂模型的发展与研究现状;重点围绕考虑加载路径与应力状态的断裂失效与成形极限曲线预测、各向异性耦合的失效模型拓展、应变速率与温度效应对材料断裂的影响等3个方面的研究现状及应用效果进行了分析介绍,其中,MMC模型、Lou-Hoh模型、MBW模型以及强耦合的剪切修正的GTN模型与Rousselier模型等在先进高强双相钢、TRIP钢、QP钢等材料上取得了良好的断裂预测效果;此外,介绍了韧性断裂模型的参数标定方法,给出了未来汽车用先进高强钢韧性断裂模型亟待解决的关键问题与发展方向。

摘要：采用Gleeble热模拟试验机对Fe-Cr-Mo-Mn钢进行热拉伸实验,研究了工艺参数的改变对材料动态再结晶(Dynamic Recrystallization,DRX)行为的影响,而塑性变形过程中的DRX会诱导材料产生软化效应,导致位错密度和变形能降低,并降低流动应力和应变硬化,从而影响空洞演化的方式。考虑热加工过程中DRX对空洞演变的影响,建立了扩展GTN-Thomason韧性断裂模型。该模型引入了动态再结晶体积分数X_(drx),并采用空洞体积分数来描述损伤累积,利用指数函数描述空洞形核应变和临界空洞尺寸比的变化。开发的模型应用于有限元模拟,并使用混合数值-实验法校准其参数。设计了多种应力状态和温度下的实验验证了韧性断裂模型的有效性。

摘要：报告了对用销钉加载、双面开槽的双悬臂梁试件拉伸撕裂试验测定韧性断裂传播阻力的试验方法的改进，提出了描述韧性断裂传播问题的颈缩区模型：在平面应力条件下韧性裂纹传播路径的两侧，存在着总宽度为ｄｎ的颈缩区，实验表明该区内的平均应变εｎ仅仅取决于材料性能和试件厚度。根据这一模型导出了计算韧性断裂传播阻力的工程方法。进行了一系列对低碳钢的试验以改进试件的设计并考察颈缩区模型的合理性。

摘要：氢气的存在会劣化金属材料的力学性能,导致材料发生氢脆断裂,严重影响含氢天然气输送管线的安全输送,为此本文开展X80管线钢在含氢环境中的断裂韧性试验,通过对比无氢环境,评定氢气的存在对X80管线钢断裂韧性和缺陷容限的影响规律,利用扫描电镜对断口进行观察分析,判断其在不同条件下的断裂模式。结果表明,在12 MPa的输送压力环境中掺入2%H_(2),X80管线钢的断裂韧性比氮气环境有一定程度的下降,X80管线钢在氮气中的裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)值为0.42 mm,在氢气中的值为0.33 mm,2%H_(2)使X80的断裂韧性下降21.42%,相应地氢气降低了管线钢允许的缺陷尺寸。从断口的形貌来看,氢气并没有改变材料的断裂模式,仍表现出明显的韧性断裂的特征,但局部有少量微裂纹存在。

摘要：为了深入研究韧性材料主应力面的应变分布情况,讨论Bridgman关于主应力面上应变均布假定的精度.本文首先结合断口学基本理论与在室温条件下拉伸断裂的Q235钢、40Cr钢和45#钢断口电子显微镜扫描结果,从微观角度分析其韧窝分布后发现应变均布假定存在一定的误差;然后基于体积守恒和Aramis三维应变观测系统测得的试验结果,将计算值和试验值进行对比分析发现,三种材料中除含碳量较高的45#钢外,应变均布假定并不适用于分析颈缩主应力面上应变分布.本文的研究成果可为进一步研究韧性材料颈缩大塑性阶段的应力、应变本构关系提供一定的参考.

摘要：对电解渗氢后的N18锆合金进行了扫描电镜下原位拉伸试验,观察了裂纹在氢化物中的萌发与扩展过程,研究了氢化物对拉伸性能和断裂行为的影响。研究发现,拉伸时试样会发生颈缩,基体断口上存在大量韧窝,呈韧性断裂,使渗氢后的N18锆合金具有一定的塑性。小裂纹在带状氢化物簇中萌发并迅速扩展,但基体对小裂纹的扩展有钝化作用,使小裂纹转化成孔洞。断口表面上,脆性氢化物与基体之间还会形成二次裂纹,其形状和分布与氢化物的形状和分布相似。孔洞与二次裂纹都会使含氢锆合金的塑性降低。

摘要：为准确预测钢结构构件的断裂破坏,提出了基于裂纹扩展阻力曲线的评估方法。基于前期开展的低温下结构钢材的裂纹尖端张开位移(CTOD)试验结果,采用试验数据回归和理论分析方法,对裂纹扩展阻力曲线的参数进行标定,并分析裂纹扩展阻力曲线形式与含裂纹钢构件断裂模式的关系。结果表明:当构件初始裂纹长度大于临界值且钢材裂纹扩展阻力曲线呈上凸形时,构件发生韧性断裂;当构件初始裂纹长度小于临界值且阻力曲线呈上凸形时,或当阻力曲线呈水平直线时,构件发生脆性断裂。本文理论模型计算的最大载荷点裂纹扩展量与试验实测值吻合较好,验证了理论分析的准确性,可应用于钢结构构件的防断设计。

摘要：以轨道车辆车体的主要材料301L-DLT冷轧不锈钢为研究对象,设计无缺口及2和4 mm缺口3种拉伸断裂试样,对其进行不同应力状态下的拉伸断裂试验,并进行断口形貌观察;依据试验结果,采用有限元方法研究301L-DLT冷轧不锈钢在不同应力状态下的损伤和断裂机制;分别建立基于G-T-N(Gurson-Needle⁃man-Tvergaard)与J-C(Johnson-Cook)断裂理论的断裂模型,对断裂试验过程进行数值模拟,并将其结果与试验结果进行对比。结果表明:尽管试样缺口处的宽度相同,但由于缺口处形状的不同,301L-DLT冷轧不锈钢的断裂塑性应变随着应力三轴度的增大从1.41下降至0.78;基于G-T-N断裂理论与J-C断裂理论的301L-DLT冷轧不锈钢断裂模型,均较好地重现了韧性断裂过程,为准确预测车体碰撞断裂的过程提供基础。