考虑Lode参数影响的Q235B钢循环微孔扩展模型

基于微观机制的循环微孔扩展模型可以用来预测钢材的超低周疲劳断裂,但是该模型主要考虑应力三轴度的影响,而忽略了Lode参数对钢材超低周疲劳断裂的影响。在循环微孔扩展模型(CVGM模型)的基础上,提出了考虑Lode参数影响的断裂模型(LCVGM模型)。采用Q235B钢材设计并加工了一批可表征不同应力状态的试件,开展了试件的单调拉伸和超低周循环加载试验。根据试验和有限元计算结果,得到了Q235B钢材的LCVGM模型参数。最后,利用考虑Lode参数影响的Q235B钢材的LCVGM模型预测了平面应变试件的超低周疲劳断裂过程,预测结果与试验结果的吻合很好,并且比CVGM模型的预测精度更高。

不同断裂模型在钢结构断裂破坏预测中的比较

为对比分析不同断裂模型在钢结构断裂破坏预测中的适用性,选取3类典型的断裂模型(微孔扩展模型、GTN模型、连续损伤模型)对钢结构的断裂破坏进行预测分析。首先基于试验数据标定了Q345钢材以及焊缝金属的断裂模型参数,然后将这3类断裂模型通过ABAQUS的用户子程序嵌入到有限元分析程序中,最后将这3类模型应用到开孔板以及梁柱焊接节点的断裂破坏分析中。结果表明:3类模型均能很好地预测开孔板和节点裂纹的起始和发展过程;3类模型对于开孔板断裂位移的预测精度相当,但对于相对复杂的梁柱焊接节点,GTN模型对裂纹起始位移的预测精度明显高于其他2类模型。

Q235B钢材考虑应力三轴度和Lode参数影响的断裂模型

Q235B钢材广泛应用在建筑钢结构中,目前的钢材延性断裂破坏准则主要考虑应力三轴度的影响,忽略了Lode参数对于钢材断裂准则的影响,为此,本文在微孔扩展模型(VGM模型)的基础上,提出了综合考虑应力三轴度和Lode参数影响的断裂模型(LVGM模型).加工了一批体现不同应力状态的Q235B钢材圆棒和板状试样,开展了试样的单调拉伸试验、断口的扫描电镜试验以及有限元分析.基于试验和有限元分析结果,标定了Q235B钢材的LVGM模型参数.应用LVGM模型预测了含初始裂缝试件的裂纹起始和断裂破坏过程,预测结果与试验结果吻合良好,并且与VGM模型的预测结果相比,LVGM模型具有更好的预测精度.最后得到了Q235B钢材临界等效塑性应变与应力三轴度和Lode参数的关系.