iⅱ+复合型弹塑性断裂cd分析o

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1、fzy2--2L；荛3；辈觜期AcTAMIjA学SO学LI报DAs。cASVe0p1t．em18berN1o9+937I+Ⅱ复合型弹塑性断裂的COD分析。鲨兰(广东工业大学材料工程系，广州，510090)D4。』邓增杰周惠欠(西安交通大学材料科学与工程学院，西安，710049)摘要以PAce的裂纹尖端钝化模型为基础定义了复合载荷下裂纹尖端的位移COD、CTOD和CTSD，CTOD和CTSD是复合型裂尖位移COD的I和Ⅱ型分量．对铝台金Lyl2复合IE型弹塑性断裂行为进行了COD分析，井对复合载荷下COD与积分的关系进行了讨论．结果表明：(1)随1型分量的增加，Lyl2启裂的c0n

2、值增加，纯1型的启裂COD．值是纯I型的6倍；【2)Ly12复合载荷下的COD与复合J积分值满足下列关系：J一打。COD，为系数，随复合比而变关键词星金型：!12I塑掣，t竖生裂殍1引言作为工程中的一个直观的物理参量，裂纹张开位移COD可作为裂端应力应变场的间接度量．并与．，积分有定量的关系-1．COD作为断裂参量已成功地用于纯I型载荷下延性材料的断裂分析，研究者亦试图将COD的概念运用到复合载荷的损伤0和断裂分析中[．与纯I型裂尖完全钝化变形模型不同，I+I型复合载荷下裂尖变形是不对称的相反塑性变形，裂纹上部受压而锐化，下部受拉而钝化，是钝一锐化模型一．复合裂纹的位移COD是裂

3、纹尖端张开位移CTOD(cracktipopeningdJsplacement，I型载荷分量作用的位移)和裂尖滑开位移CTSD(cracktipslidingdisplacement，Ⅱ型载荷分量作用的位移)的合成位移．CTOD、CTSD的概念已由复合型裂纹的DugdaleIs]模型给出，这是把裂尖位移用于复合型弹塑性断裂分析中的理论基础．Otsuka等研究了复合斜裂纹尖端COD与断裂延伸区宽度SZW之间的关系，提出一个以SZW为基础的复合断裂准则，认为启裂COD与延伸区宽度，之间存在COD．一／2s．的关系．Ueda[则研究了斜裂纹裂端区在单、双轴载荷下的变形和断裂，提出COD

4、矢量准则．由于即使是纯I型载荷，应该把COD定义为裂端哪点位移至今看法尚未统一，复合型COD的定义更未明确，同时固COD、CTOD和CTSD检测上的困难，复合型COD准则的研究结果还很少，测量结果有偏差并难以进行比较，而复合载荷下COD与J积分关系的研究更未见报道．本文从Rice的裂纹尖端钝化模型出发，定义了复合载荷下的COD、CTOD和CTSD．用复型方法测量了I+Ⅱ型载荷下铝合金Lyl2裂端位移的变化规律及启裂COD值国家教委博士点基金资助项目1995一OB一08收到第l稿，199B073O收到修前稿第3期抄江波等：I+I复合型弹塑性断裂的COD分析·259·与复合比的关系，

5、并首次给出了复合载荷下的COD与J积分的关系．2实验方法2．1材料及试样选用铝合金Lyl2进行复合断裂实验．Lyl2屈服强度为0=265MPa，弹性模量F=71000MPa，应变I紧连研凑接究拉，了可伸纯实剪I现切型不试、同纯样的，I试I型样+、K上Ⅱ-六复／个合一孔比一与，1如．一1图5双及l特所K殊示卡／．g鍪具本一相文一<／＼西／y0、0＼=试样的变化规律和断裂行为．断裂实验在lnstron实验机上一＼、)进行，加载速度1mm／min．Lq一＼t2．2复合载荷裂端COD、CTOD及CTSD的定义及其＼尽≮!：测量I加载卡具P应用两条．45。线．R与ic。裂謇纹义面的裂交誊点

6、钝^化模为原始尖模型。图l试样台拉伸卡具、B为COD原始测量点，(试样厚度8m一图2复合裂纹尖端COD的定义和确定对文中所研究的四种复合比，分别在不同载荷水平下在裂尖进行复型，喷金处理后，在扫描电镜下按图2(b)测量COD、CTOD和CTSD的值．3结果及分析·26O·固体力学学报1997年第18卷3．1复合载荷裂纹尖端的载荷一位移曲线图3是四种复合比下裂纹尖端的载荷一COD、CTOD及CTSD曲线．比较四条曲线走向可知，随I型分量增加，相同外载荷水平下裂端复合位移COD值降低，即要达到相同COD值，Ⅱ型分量大的复合型所需的外力大．另外，I型分量占主导时，CTOD值大于CTSD值

7、(图3(b))，纯I型下CTSD为零，CTOD即为COD(图3(a))．Ⅱ型分量占主导时，CTSD大于CTOD(图3fc1．纯Ⅱ下CTOD为零．CTSD即为CODr同3(d))．P·F—VkNP·‘／kn(a)纯I型(b)K-／K，=1．15P·．B一’【NP·B叫／kN(c)K。／K。=O．{(d)纯I型图3复合裂纹尖端位移一载荷曲线3．2复合型裂端启裂COD、CTOD及CTSD值的确定复合载荷下裂端启裂位移的确定尚无实验标准，本文采用阻力曲线法来确定复合型启裂COD值．由多试