改进的Irwin模型及裂尖塑性区对断裂行为的影响

本文研究了小范围屈服条件下I型裂纹尖端塑性区对断裂行为的影响.Irwin模型假设塑性区外奇异应力场分布是弹性解的平移,并将塑性区的一部分加上原有裂纹视为等效裂纹.这样得到的等效应力强度因子总是大于相应的线弹性解的应力强度因子,这与塑性区的增韧作用相悖.为了考察塑性区对裂纹尖端附近应力分布的影响,本文提出在塑性影响区内,裂纹延长线上奇异应力分布与线弹性奇异应力场静力等效的原则.在此基础上建立了改进的Irwin模型,并导出了衡量塑性区屏蔽效应的显式表达式,定量地解释了塑性区的屏蔽效应,本文结果与基于相变增韧理论的方法得到的结果在趋势上一致.

基于断裂韧性的切削力指数模型分析研究

在分析现有切削力模型的基础上,提出建立同时包含材料断裂常数、刀具几何参数和工艺参数的切削力模型。在AdvantEdge软件中模拟Ti6Al4V合金正交切削过程,使用SPSS拟合得到包含前角、切削速度、切削深度和进给量的切削力指数预测模型。经分析刀具前端裂纹塑性区的Irwin模型认为,塑性区长度和屈服强度平方的比值是切削力的综合反映,与拟合的切削力指数模型常数相比较可知,两者近似相等,从而构建了包含断裂韧性、刀具几何参数和工艺参数的切削力指数模型。通过切削实验对切削力模型进行检验可知,实验结果和预测结果的误差控制在5.6%以内,较好地拟合了切削过程的切削力。通过引入裂纹前端Irwin塑性区模型,将断裂韧性引入到切削力指数模型常数中能简便准确地预测切削力,说明切削过程中不仅要考虑塑性变形的影响,还要考虑断裂现象,才能更全面地解释切削过程。

裂纹尖端塑性区修正公式的改进

讨论了在小范围屈服条件下裂纹尖端塑性区的修正，指出了Ｉｒｗｉｎ经典模型的不足并对其进行了改进，给出了考 虑材料强化效应并采用裂纹尖端应力场精确解后的裂尖塑性区大小计算公式。通过改进后的结果与Ｉｒｗｉｎ经典模型结 果的比较，表明本工作使Ｉｒｗｉｎ模型更为合理和准确。

裂纹尖端塑性区修正公式的改进

本文讨论在小范围屈服条件下裂纹尖端塑性区的修正 ,指出了Irwin经典模型的不足并对其进行了改进 ,给出了考虑材料强化效应并采用裂纹尖端应力场精确解后的裂尖塑性区大小计算公式。通过改进后的结果与Irwin经典模型结果的比较 。