金属材料延性断裂韧度测试中的柔度方法研究

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1、第31卷第10期航空学报、，01．31No．102010年10月ACTAAERONAUTICAETASTR()NAUTICASINICAOct．2010文章编号：1000—6893(2010)10—1974一11金属材料延性断裂韧度测试中的柔度方法研究蔡力勋，包陈(西南交通大学力学与工程学院，四川成都610031)InvestigationonComplianceTestMethodforDuctileFractureToughnessofMetallicMaterialsCaiLixun，BaoChen(SchoolofMechanicsandEngin

2、eering。SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)摘要：对紧凑拉伸(CT)试样的柔度转动修正方法进行了研究，理清了现行柔度转动修正方法存在的问题，给出了新的转动修正方法，并提出了考虑转动效应的CT试样的裂纹嘴张开位移(CM()D，V。)与加载线张开位移(VL。。)的转换公式。弹塑性有限元分析表明，CT试样产生刚性转动的中心并不在试样的剩余韧带中心，而是在偏靠裂纹尖端的位置；转动半径R基本不受材料本构关系的影响，仅与CT试样的裂纹长度口与宽度W之比(a／W)有关，从而提出了R与a／w之间的单调多项式

3、；当裂纹尖端产生较大程度的塑性变形时，需要考虑转动效应对CT试样裂纹张开位移(COD)测量的影响，-，积分的塑性功计算须采用经转动修正后的COD。采用两种延性材料Cr2Ni2MoV和16MnR对COD转换公式进行了实验验证。结果表明，基于转动分析的COD转换公式由于考虑了裂纹尖端附近区域的弹塑性变形行为，用于断裂韧性测试中的塑性功计算更加符合实际。且同实验结果符合良好；直通型紧凑拉伸(FFCT)试样的刚性转动对较大裂纹扩展情形下的．，s阻力曲线影响较大。关键词：断裂力学；测试方法；延性断裂韧性；柔度法；CT试样；转动修正；有限元分析中图分类号：V231．9

4、5；TGll3文献标识码：AAbstract：Rotationcorrectionmethodofunloadingcomplianceforacompacttensile(CT)specimenisinvesti—gated，andanewreasonablerotationcorrectionmethodfortheCTspecimenisproposedaftermakingcleartheproblemofcurrentmethod．Basedonthenewmethod，atransformingformulabetweencrackmoutho

5、pendis—placement(CMOD。’，o)andcrackopendisplacement(COD)alongloadingline(yIL)forCTspecimenincon—siderationofrotationeffectisalsoproposed．Theelastic-plasticfiniteelementanalysesshowthattherotationcenterofthespecimenisclosedtOthecracktipanddoesnotlocateatthecenteroftheremainingligame

6、nt．Ro—tationradiusRislittleaffectedbythematerialconstitutiverelationshipbutitisrelevanttOtheratioa

7、WwherethecracklengthaandwidthWaredimensionsoftheCTspecimen。therefore，amonotonicpolynomialformulatOdescribetherelationbetweenRanda

8、Wisgiven．TherotationeffectonC’?ODmeasurementneedstob

9、econsideredwhenlargerplasticdeformationoccursaroundthecracktip，andtheevaluationofJ-integralforCTspecimenmustusethecorrectedCOD．Furthermore，tWOtypesofsteelsCr2Ni2MoVand16MnRareemployedtOverifythevalidityofthenewrotationcorrectionmethodexperimentally．Itshowsthat，thetrans-formingfo-r

10、mulabetweenV0andVLLwiththerotatio