韧性材料断裂形式与J准则存在的问题

受材料特性不同与应力状态形式不同的影响,韧性材料可发生准解理断裂、孔洞正拉断、孔洞剪断和无孔洞影响的剪断等多种断裂形式,不同的断裂形式,材料中危险点位置与宏观断裂面方向则不同,相应的细观断裂机理、宏观断裂条件也有区分.J-积分理论没有区分材料不同断裂形式,将其用于金属材料一些复合型断裂试验结果时有较大误差.利用细观力学对材料断裂机理的分析,结合几种金属材料在不同应力状态下的断裂试验结果,对J准则存在的基本问题进行讨论,并对材料不同断裂形式的主要影响因素进行分析.     

塑性变形对金属材料断裂形式的影响

通过对不同金属材料在平面复合载荷形式下,裂端启裂区孔洞成核形状、聚合方式的试验分析,结合常规破坏试验结果与应力场的计算,得出随试件塑性变形从小向大的改变,材料中孔洞的形状由球形逐渐变化为椭球形、长条形、细长形,孔同横向连接逐渐减弱,纵向、斜方向连接不断增强,断裂形式也由正拉断逐渐转为剪切断裂,导致材料断裂发生的根本因素、是危险点上某应力参数达到了材料的断裂临界值.     

几种韧性材料的断裂机理及应力参数分析

应用传统强度理论和细观力学方法对几种韧性材料在复合载荷条件下的断裂机理、启裂位置、开裂方向进行了实验分析和应力场计算.结果表明,对应于不同的应变硬化率和复合比,韧性材料的断裂形式和断裂机理会发生变化;钝化变形区应力三维度最大处和锐化变形区剪应力最大处是裂纹的启裂位置;根据启裂点上的最大拉应力方向或最大剪应力方向可预测裂纹的开裂方向;应力状态及相关参数的临界值可作为断裂过程的控制参数.     

韧性材料的几种断裂形式及判据讨论

考察几种韧性材料的复合型断裂试验过程，用传统强度理论思想认定启裂位置与启裂方向，通过对不同物理机制的断裂形式变化规律的研究，判定韧性材料的主要断裂形式有三类，以空穴成核、扩张、聚合为主导机制的正拉断，和以局部剪切带形成、发展为主导机制的两种不同类型的剪切断裂。局部大塑性变形的出现在材料内引起损伤，空穴的聚合或局部剪切带的出现仅发生在载荷达到某一临界值时。导致材料断裂发生的根本因素，是危险点上某应力参数达到了材料的断裂临界值，以此对不同断裂形式的断裂判据进行讨论，提出新的韧性断裂判据。     

断裂力学判据存在的一个问题及讨论

利用细观力学对材料断裂机理的认识，结合脆性材料常规破坏试验结果，提出了一个新的拉断破坏条件，该拉断强度条件与常用的几何脆断强度条件相比，能更好地解释材料在复杂应力状态下发生的脆断与小塑性韧断，并对常用的断裂力学判据存在的问题进行了讨论，通过分析影响裂尖空穴扩张的主要因素，给出能适应不同应力状态的新的断裂判据。     

韧性材料复合型断裂启裂点与开裂方向的讨论

参照多种材料常规断裂结果的宏观分析，通过研究LY12材料在不同复合比载荷下的断裂试验结果，修正了一般断裂试验中认定裂纹启裂方向的方法，结合不同复合比下裂尖附近应力三维度场、主应力方向的计算分析，得到：在裂端的钝化变形区域、应力三维度的极大值处，对应于裂纹的启裂位置，即使韧性材料II型裂纹发生剪切断裂的情况下也是如此、裂纹的启裂方向在拉伸断裂时与启裂点最大拉应力方向有关，在翦切断裂时与启裂点最大剪应力方向有关。     

非线性材料柱后屈曲稳定一般解

在考虑材料非线性和几何大变形的情况下，利用切线模量理论，用摄动法求解了具有三阶本构关系的材料柱在两端铰支、两端固定和一端固定一端自由几种常见约束下的后屈曲稳定近似解，得出了该类问题后屈曲载荷解的统一表达式，对松木材料柱的后屈曲稳定特性作了分析，结果表明对几种常见约束的细长松木柱，后屈曲路径处于稳定平衡状态，文献［１］中对此问题给出的结果是不正确的。