结构钢开孔管断裂试验及有限元分析

摘要

借助经典力学和断裂力学对断裂解释的力学原理和试验分析,总结出裂纹的扩展伴随着金属的屈服,断裂面沿着第一主应力的法平面发生破坏,开孔管在有限的塑性变形的情况下,发生脆性破坏.通过对六个结构钢开孔管进行拉伸试验和数值模拟分析;模拟的力～位移曲线与试验吻合较好,模拟的应力场可以作为断裂机理分析.断裂分析结果显示:试件的承载力、塑性变形随着管孔径比的增加而减小,管孔径比相同时,双孔管的承载力高于单孔管,塑性变形能力强于单孔管;管孔径比太小和太大时,断裂延性系数均很小,只有当管孔径比η位于某定值时,钢管的断裂延性系数μ才取得峰值.初始裂纹出现在应力集中区域,裂纹区域存在复杂的应力状态,第一主应力和Von Misses等效应力集中在开孔管两侧,其它部位的等效应力值较小,三轴应力比沿试件厚度近似成线性.