45鋼材料Ⅰ-Ⅱ復合型斷裂的試驗研究與有限元分析.pdf

1、金屬材料的復合型斷裂問題由于其普遍性和復雜性一直困擾著力學、材料學等學科的發(fā)展,目前的研究工作還不充分,是一個很有必要進行深入細致研究的課題。45鋼材料在實際工程中應用相當廣泛,掌握了其裂紋斷裂機理與規(guī)律進而可以預防相關斷裂破壞事故的發(fā)生,這無論對生產(chǎn)發(fā)展還是社會經(jīng)濟都有著十分重大的現(xiàn)實意義和應用價值?；诖?本文以45鋼淬火和退火材料為研究對象,在進行Ⅰ-Ⅱ復合型斷裂試驗的基礎之上,對試驗現(xiàn)象和結果進行深入分析以及應用有限元方法和相關

2、軟件對復合型斷裂問題進行數(shù)值計算與分析,考察主要力學參量對裂尖啟裂的影響,以獲得相關力學參數(shù)的變化趨勢以及裂紋體的斷裂規(guī)律,進而得到實用的數(shù)值分析途徑；研究分析金屬細觀組織變化與宏觀斷裂形式間存在的內在聯(lián)系,認識斷裂的發(fā)生發(fā)展過程,篩選影響斷裂的主要控制參數(shù),以期建立適當?shù)臄嗔褱蕜t,為今后相關的研究工作提供理論依據(jù)、試驗數(shù)據(jù)積累及可行性方法。通過以上的研究工作,本文主要取得了以下進展和成果：1.通過對試驗現(xiàn)象以及試件斷口的分析,對出現(xiàn)的

3、斷裂形式及其機理進行了深入研究,得出了宏觀斷裂形式與微觀斷裂特征之間的聯(lián)系,并區(qū)分了不同應力狀態(tài)以及不同熱處理工藝對材料微觀結構和斷裂過程的影響；2.在試驗的基礎之上,通過有限元方法以及相關軟件ANSYS的數(shù)值計算分析,得出了裂紋啟裂時裂尖附近區(qū)域材料的應力三維度極大值及其所在方位、最大主應力方向等力學參數(shù)的分布特征、變化規(guī)律,進而深入研究了這些斷裂參數(shù)對裂紋尖端啟裂過程的影響；3.在對不同復合比時不同斷裂機理系統(tǒng)研究的基礎上,針對不同