晶粒尺度对延性金属材料层裂损伤的影响

微细观结构对材料动态损伤、破坏的影响是目前国内外力学领域的研究热点之一.基于相关文献的实验结果,通过理论分析,给出了一个新的反映晶粒尺度效应的孔洞成核模型,并将其耦合到延性金属材料层裂损伤模型中.采用数值方法分析了晶粒尺度对高纯铜材料层裂损伤演化过程的影响.计算结果显示:随着材料平均晶粒尺度的增加,自由面速度回跳点降低,回跳后速度曲线的斜率增加;损伤材料内部的孔洞数减少、平均孔洞尺寸增大.计算结果与相关文献所报道的实验分析结果定性上符合较好.该结果对于层裂损伤的深入研究具有一定的启发性.

延性金属渐进破坏试验与数值研究

金属构件韧性断裂机理研究对于新型延性材料缩短其工程应用周期及减少物理试验量等方面具有重要意义。基于连续损伤力学理论提出了一种改进的三应力不变量延性金属断裂模型,该模型考虑了静水压力和Lode角对损伤变量的影响。然后,以商业有限元分析软件ABAQUS为平台,通过编写用户材料子程序VUMAT的方式将该模型嵌入准静态算法主程序。通过对四种高强度变形铝合金2A12-T4板材的拉伸渐进破坏过程的试验及数值分析研究,验证了该模型的有效性。结果表明,该模型可很好地预测延性金属材料自裂纹萌生、扩展直至完全断裂的全过程。

TC4钛合金试样渐进破坏试验与数值研究

以商业有限元分析软件ABAQUS为平台,基于GTN金属断裂模型对TC4钛合金光滑圆形试样和两种不同缺口形状试样在单向拉伸试验中的渐进破坏过程进行数值研究,同时对比分析了几何非线性的影响在数值计算中的差异。结果表明,该模型预测TC4钛合金试样单向拉伸试验的载荷-位移曲线及宏观断裂形貌与真实试验结果基本一致。