面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法

摘要

本发明基于裂纹尖端的等效塑性应变等值回路曲线所围区域的面积，提出一个可同时表征面内及面外拘束的统一拘束参数Ap，并用嵌含有GTN损伤力学模型的有限元法计算不同面内及面外拘束条件下的材料延性断裂韧性，从而基于统一拘束参数Ap和有限元计算获得的材料延性断裂韧性，确定面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性的关系，该方法同时纳入了面内及面外拘束效应，并且有效降低了试验成本以及操作复杂性。

主权项

1.一种面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性关系的确定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：（1）选取待测材料的标准试样，通过试验测得该标准试样的J-R曲线，根据该J-R曲线获得标准试样的延性断裂韧性作为参考延性断裂韧性J_ref；对标准试样建立有限元模型，将待测材料的真应力-真应变曲线、弹性模量E、泊松比ν以及GTN模型参数输入标准试样的有限元模型，通过有限元计算获得标准试样的J-R曲线；调整GTN模型参数，重复上述计算过程，直至计算得到的J-R曲线与试验测得的J-R曲线基本重合，此时对应的GTN模型参数，即为标定后的GTN模型参数；（2）选取待测材料的不同面内及面外拘束试样，对不同面内及面外拘束试样建立有限元模型，将待测材料的真应力-真应变曲线、弹性模量E、泊松比ν以及标定后的GTN模型参数输入不同面内及面外拘束试样的有限元模型，通过有限元计算获得不同面内及面外拘束试样的J-R曲线，根据该J-R曲线获得不同面内及面外拘束试样的延性断裂韧性J_IC；（3）计算标准试样在其延性断裂韧性J_ref对应的载荷条件下的裂纹尖端的等效塑性应变PEEQ=x的等值回路曲线所围区域的面积作为参考面积A_ref；计算不同面内及面外拘束试样在其延性断裂韧性J_IC对应的载荷条件下的裂纹尖端的等效塑性应变PEEQ=x的等值回路曲线所围区域的面积A_PEEQ；计算不同面内及面外拘束试样的统一拘束参数A_p=A_PEEQ/A_ref；（4）以不同面内及面外拘束试样的统一拘束参数的平方根为横坐标，以其无量纲化后的断裂韧性J_IC/J_ref为纵坐标作图,即可得到关联线，此即为确定的面内及面外统一拘束与材料延性断裂韧性之间的关系。