結(jié)構(gòu)鋼斷裂試驗(yàn)研究及應(yīng)力三維度對(duì)斷裂的影響.pdf

1、在很多情況下鋼結(jié)構(gòu)脆斷時(shí)并未超載，且塑性變形很小，其后果是災(zāi)難性的，任何工程均無一例外的要求避免脆斷。而經(jīng)典金屬強(qiáng)度理論、損傷力學(xué)和斷裂力學(xué)的研究成果均對(duì)結(jié)構(gòu)鋼宏觀脆斷無能為力。因此，研究結(jié)構(gòu)鋼斷裂的主要影響因素及其因素間的關(guān)系將具有重大意義。
　　 為研究結(jié)構(gòu)鋼在三軸應(yīng)力狀態(tài)下的斷裂機(jī)理和抗斷設(shè)防，對(duì)10個(gè)Q235結(jié)構(gòu)鋼開孔管試件、20個(gè)Q345結(jié)構(gòu)鋼刻痕桿試件進(jìn)行了斷裂拉伸試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析，試驗(yàn)結(jié)果顯示：裂紋起始于孔邊和刻

2、痕桿的最小斷面處，沿與荷載垂直方向迅速擴(kuò)展，斷面垂直于荷載方向，并有明顯的剪切破壞痕跡。在三軸應(yīng)力較高的切口區(qū)域，試樣有較小的塑性變形，破壞面沿著與主應(yīng)力垂直方向發(fā)生，反之，塑性變形聚集較大時(shí)在最大剪應(yīng)力方向產(chǎn)生塑性流動(dòng)，有明顯的塑性變形，破壞面為明顯的剪應(yīng)力引起的韌性破壞，顯示出斷裂的定性規(guī)律；該試驗(yàn)驗(yàn)證了“初始裂紋都位于垂直于加載方向的圓孔周邊的試件表面和刻痕根部危險(xiǎn)斷面處”，三軸應(yīng)力在最危險(xiǎn)斷面厚度中心處和刻痕心部達(dá)最大值。另外，

3、在含有裂紋、空洞、刻痕、凹角、缺陷處及截面突變部位易形成應(yīng)力集中和脆性破壞并且在三軸應(yīng)力較高的區(qū)域首先出現(xiàn)裂紋。數(shù)值模擬的力-位移曲線跟試驗(yàn)吻合較好，其應(yīng)力場可以作為斷裂機(jī)理分析。通過對(duì)開孔管應(yīng)力場進(jìn)行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)鋼斷裂強(qiáng)度σf與應(yīng)力三維度σm/σe有著密切的關(guān)系，對(duì)斷裂應(yīng)力場的回歸分析，得出了斷裂強(qiáng)度與應(yīng)力三維度之間的關(guān)系式。對(duì)刻痕桿斷裂應(yīng)力場分析可知結(jié)構(gòu)鋼斷裂時(shí)的等效應(yīng)變與該斷裂面上的平均應(yīng)力三維度σm/σe有著密切的關(guān)系，通過