16MnR鋼疲勞裂紋擴(kuò)展速率及其斷裂韌性的數(shù)值模擬.pdf

1、在研究疲勞裂紋擴(kuò)展行為時，通常會考慮到不同應(yīng)力比加載的影響。本文通過一種新的基于材料循環(huán)塑性特性、增量形式的多軸疲勞損傷準(zhǔn)則，來研究不同應(yīng)力比對疲勞裂紋啟裂和擴(kuò)展的影響。該模型通過有限元軟件(ABAQUS)，運(yùn)用循環(huán)塑性理論來分析裂紋區(qū)域的循環(huán)彈塑性應(yīng)力應(yīng)變場，進(jìn)而利用該應(yīng)力應(yīng)變場計算疲勞損傷，最后通過疲勞裂紋啟裂和擴(kuò)展統(tǒng)一模型計算疲勞裂紋擴(kuò)展速率。
　　 根據(jù)以上原理，本文對16MnR鋼在循環(huán)載荷下的疲勞裂紋擴(kuò)展行為進(jìn)行數(shù)值模

2、擬。分別在常幅加載(同一應(yīng)力比)和變幅加載(不同應(yīng)力比)條件下，詳細(xì)分析了不同應(yīng)力比對裂紋啟裂和擴(kuò)展的影響，同時對缺口尺寸、裂紋閉合等影響因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明：應(yīng)力比為負(fù)時會出現(xiàn)明顯的裂紋閉合現(xiàn)象；應(yīng)力比為正時，在循環(huán)載荷的卸載階段，殘余壓應(yīng)力和裂紋尖端后方材料點(diǎn)的塑性變形會導(dǎo)致裂紋閉合。應(yīng)力比越小，裂紋閉合現(xiàn)象越明顯。裂紋閉合會減小裂尖附近材料點(diǎn)的循環(huán)塑性，因此阻礙裂紋擴(kuò)展。裂紋閉合區(qū)域的擴(kuò)展方向是由中心向前后兩個方向同時擴(kuò)展。大應(yīng)

3、力比加載時，在疲勞裂紋擴(kuò)展的初始階段，平均應(yīng)變會由大減小。同一試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展過程中，在其他條件不變的情況下，如果應(yīng)力比發(fā)生變化，裂紋擴(kuò)展速率也會發(fā)生顯著變化。
　　 疲勞斷裂韌性作為材料的重要力學(xué)性能指標(biāo)，在各種工程研究中有著廣泛的應(yīng)用。材料的疲勞斷裂韌性和疲勞損傷在理論上存在著內(nèi)在的聯(lián)系。本文在疲勞裂紋啟裂和擴(kuò)展統(tǒng)一模型的基礎(chǔ)上，計算出16MnR鋼CT試樣裂紋尖端附近區(qū)域的疲勞損傷，并且對照試驗(yàn)得到的疲勞斷裂韌性，嘗試在二