含內(nèi)部裂紋Q345鋼在單軸拉伸作用下的破壞研究.pdf

1、裂紋的擴展是導致材料破壞的主要原因之一，當構件中含有多個裂紋時，其裂紋擴展會非常復雜。因此，對材料裂紋擴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展和串接行為，研究內(nèi)容及相關結論主要有以下幾個方面:
　　一、與無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較短，但屈服荷載和極限荷載隨裂紋長度的減少和角度的增加而增大;初始裂紋長度的增加與斷

2、裂所需能量的減少呈非線性關系。初始裂紋角度大于30°的試件屈服平臺較為明顯，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試件破壞的影響很小。初始裂紋的角度對裂紋的擴展方向影響較小。內(nèi)含單裂紋的相對位置對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度的減小和角度的增加而增大，初始裂紋起裂后繼續(xù)擴展一段試件才達到極限荷載狀態(tài)。裂尖周圍的軸向應變和剪切應變隨初始裂紋長度的增加而增大，45°和60°試件裂尖

3、周圍的剪切應變比其它角度的試件剪切應變大。
　　二、雙裂紋試件的試驗結果表明中，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較大。當兩條裂紋的縱向間距達到20mm時，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，則縱向間距大于水平間距時裂紋不串接;若

4、有一條裂紋為邊緣裂紋，則當縱向間距大于或等于橫向間距時，裂紋不串接。初始裂紋的橫向和縱向間距對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)生較小擴展后試件才達到極限荷載狀態(tài)。裂尖周圍的軸向應變和剪切應變隨裂紋橫向間距的增大而減小，雙裂紋兩裂尖距離越近，軸向應變和剪切應變變化越快，邊緣裂紋裂尖處的軸向應變比內(nèi)含裂紋內(nèi)外裂尖處的軸向應變都大。
　　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則和新提