PE11的分析以及彎曲和拉伸試樣應力三軸度計算

123-真損開裂效果圖

）,

模擬使用的材料為驗測得的真應力應變曲線，參為q，1q=1，q，，=0.1，，fc=0.01，ff=0.223NN應變分布取值：兩條路徑（如圖1所示）圖1路，試中平下的度向起點中）1

圖徑2，沿樣心面厚方（裂在下）在彎曲過程中試樣上部分受壓應力作用下部分受拉應力作用因此出現(xiàn)裂紋的位置必然是試樣的下表面路徑取自試樣下表面起裂點處的左右兩側(cè)結(jié)果如圖3示。Q

0.600.550.500.450.400.350.300.250.200.150.100.05

-6-4-2024location(mm)

6圖3隨角的化試沿徑1的效塑應分情圖中每條曲線分別代表試樣彎曲到一定角度時的應變分布情況以看出在整個彎曲過程中路徑中間位置的應變總是最大離中間位置區(qū)域的應變逐漸減小這與理論事實相符合剛開始彎曲的時候曲角度比較小曲線較為平滑；隨著彎曲角度的增大整體的應變均增大圖中表現(xiàn)為曲線上移而在曲線中間以及兩側(cè)附近有著向上突起的尖角這是由于這些區(qū)域應力應變較大使得材料內(nèi)部的孔洞形成聚合和長大的速率也較大進一步影響到這一區(qū)域應變的增大速率，因此應變曲線不再平滑。從圖中我們還可以看出，在彎曲角度大160°2

))時的四條曲線基本重合，即應變值保持不變，這說明試樣在彎曲160°時已經(jīng)起裂了而且曲線最高點的位置也正是試樣起裂的位置起裂點的應變最大值即為試樣的彎曲斷裂應變。彎曲角度繼續(xù)增大到接近°，試樣會出項宏觀滑脫現(xiàn)象。(對延性好的不起裂材料,該應變最大值并非斷裂應變對你前面用不同GTN參數(shù)的計算,做上面的圖3,即可找出不同材料的斷裂應變。11EP

0.60.50.40.30.20.10.0-0.1-0.2

-6-4-2024location(mm)

6圖隨著度變試沿徑1各位長方的變布況圖4中可以看出，在試樣中間大約的范圍內(nèi)（壓頭直徑為5mm位置沿長度方向的塑性應變隨著彎曲角度的增大而增大在這一范圍之外的兩側(cè)，應變規(guī)律恰好相反。QEE

0.750.700.650.600.550.500.450.400.350.300.250.200.150.100.050.00

50°80°110°135°155°160°165°170°180°01234圖5隨角的化試沿徑2的效塑應分情3

E

0.60.40.20.0-0.2-0.4-0.6

50°80°110°135°155°160°165°170°180°01234locatiom(mm)圖6隨角的化樣路2各位在度向的變布況（中值示應，值示應）在彎曲過程中樣的上下表面分別受壓作用圖5和圖6所示位置表示試樣上表面受壓點，4mm位置表示試樣下表面受拉點，試樣在受拉處起裂從圖5可以看出越靠近試樣的上下表面等效塑性應變值就越大這是試樣上下表面分別受壓拉作用造成的兩個表面的拉應變和壓應變分布情況如圖6示。試樣的應變隨著彎曲角度的增大而增大。當彎曲160°時，試樣出現(xiàn)裂紋起裂點位置的應變值達到最大并且不再隨彎曲角度增大而變化圖中表現(xiàn)為160°之后的四條線在4mm處重合，局部放大圖如圖7示。0.5120.5080.5040.500

50°80°110°135°155°160°165°170°180°3.703.723.743.763.783.803.823.843.863.883.903.923.943.963.984.00locatiom(mm)圖7隨角的化試起點近厚方的變布況由圖7以得出彎曲角度對裂紋擴展的影響曲到時也就是說彎4

3N3NNN到度后,再彎好象意義不大,標準可否改為彎到度)這個問題就是考慮到了在彎曲角度接近°時實際試樣會出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象。試樣開始出現(xiàn)裂紋。隨著彎曲角度的進一步增大，起裂點的應變保持最大值（斷裂應變值）不變，而在下表面起裂點（圖中4mm處）沿厚度向上的位置，也就是圖中小于位置處的應變則隨著彎曲角度的增大不斷增大直到達到斷裂應變值位置這說明了裂紋隨著彎曲角度增大沿著厚度方向進行擴展，圖中顯示的擴展量為。彎曲角度對于起裂點的應變的影響如圖8示。

0180圖彎曲度起點變影響綜上所述在評價不銹鋼晶間腐蝕所采用的彎曲試驗中彎曲角度不同所得到的試驗結(jié)果也會不同316L真應力應變曲線GTN數(shù)為q，12q，ε，S=0.1，f=0.002fc=0.01，ff=0.2的料，彎到160°時剛開裂。研究表明，隨著彎曲角度的增大，試樣的應變越來越大，當達到試樣的彎曲斷裂應變時試樣就會產(chǎn)生裂紋發(fā)生開裂現(xiàn)象彎曲角度進一步增大，裂紋將發(fā)生擴展。2、

定(180)（研究的材料參數(shù)316L應力應變曲線GTN參數(shù)為q=1，123ε=0.3，=0.1，f，f0=0.008，fc=0.01，ff=0.2NNN圖圖為不同壓頭徑彎曲試樣到50°和110°時，試樣沿路徑1的等效塑性應變分布情況5

0.300.250.20

Q

0.150.100.05-6-4-202460.300.250.20

11

0.150.100.05-6-4-20246圖9不直壓彎到°時試沿徑1的變布6

))0.60.50.4

0.30.20.10.60.50.4

-6-4-2024611

0.30.20.10.0-0.1-6-4-20246圖不直徑頭曲110°時樣路1的應分從圖中可以看出壓頭直徑大小對彎曲試樣應變分布的影響較大頭直徑越小，試樣的塑性應變就越大，而這些影響在試樣中間處體現(xiàn)的最為明顯。7

QEEP

0.60.50.40.30.20.10.60.50.40.3

-6-4-2024611

0.20.10.0-0.1-0.2-0.3-6-4-20246圖不同徑頭曲°時樣路的應變布圖11不同壓頭直徑彎曲試樣到180°時，試樣沿路徑1的塑性應變分布情況圖中三條曲線分別為用不同直徑大小的壓頭將試樣彎曲到180°時的應變分布其中壓頭直徑為和5mm時試樣產(chǎn)生裂紋而壓頭直徑為，試樣未出現(xiàn)裂紋這說明了壓頭直徑大小影響試樣的應變分布進而影響到試樣彎曲到180°是否起裂以裂紋的擴展。與圖10相比較我們可以發(fā)現(xiàn)，彎曲角度越大，壓頭直徑大小對試樣的應變分布的影響也就越大。而與圖相比較，我們可以看出D=3mm的曲線中間部分最先到達最高點，說明在用不同直徑的壓頭做彎曲試驗時，D=3mm試樣起裂的時間比D=5mm時樣起裂的時間早。8

))1.00.80.6

0.40.20.00.80.60.40.2

0123411

0.0-0.2-0.4-0.6-0.801234圖不同徑頭曲°時樣路的變布圖12為不同壓頭直徑彎曲試樣到°時試樣沿路徑的塑性應變分布情況從圖中可以看出試樣的應變隨著壓頭直徑的減小而增大而這種影響在試樣表面處體現(xiàn)得最為明顯。9

1.41.21.00.8

0.60.40.20.001234location(mm)

0.60.40.20.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0

0123location(mm)

4圖13不同徑頭曲到°時試沿徑的效性變布圖13為不同頭直徑彎曲試樣到180°時試樣沿路徑2的塑性應分布情況圖中三條曲線分別為用不同直徑大小的壓頭將試樣彎曲到180°時的應變分布，其中壓頭直徑為3mm和5mm時，試樣產(chǎn)生裂紋，而壓頭直徑為8mm時，試樣未出現(xiàn)裂紋。在曲線中位置處的最高點表明此處發(fā)生了起裂，應變值達到最大而起裂點附近的近似平行線則反映了裂紋的擴展水平線的長度代表了裂紋的擴展量。圖中顯示壓頭直徑為時裂紋擴增量約為而壓頭直徑為5mm裂紋擴增量約為0.2mm。壓頭直徑的大小對裂紋的擴展也有很大的影響。綜上所述在評價不銹鋼晶間腐蝕所采用的彎曲試驗中壓頭直徑的大小不10

同，所得到的試驗結(jié)果也會不同。研究表明，壓頭直徑越小，試樣的應變越大，試樣越容易產(chǎn)生裂紋并且影響著裂紋的擴展這對試驗的結(jié)果晶間腐蝕的評價造成了很大的影響(因此需要固定直徑且加工精度和質(zhì)量要高)。、壓頭直彎曲,-真應樣應變分壓頭直徑，試樣彎曲到180°，不同材性能的試樣起裂情況（包括是否起裂，起裂時的彎曲角度，以及斷裂時的表面應變）各不相同，具體如表1示：表1GTN模型參與裂況f0

f

f

f

ε

f

α(°)i

a(mm)f

Mark0.0050.0050.0050.0050.005

0.1

0.4680.4810.496

102.2108.7

3.83.83.83.41.2

crackcrackcrackcrackcrack0.0050.005

0.011

0.0060.006

0.011

0.521

3.63

crackcrack0.0060.006

0.0120.011

0.008

0.2

0.6

crack11

fifffffiffff0.0080.008

0.011

0.2

3.20.4

crackcrack

0.021

其中crack表試樣彎曲到180°后現(xiàn)裂紋no-crack表試樣彎曲到°后不出現(xiàn)裂紋。ε表試樣的彎曲斷裂應變（起裂位置受拉方向的塑性應變；fi表示試樣起裂角度；表裂紋擴展長度；f其他參數(shù)保持不變?yōu)?2.25=0.0021NNN從模擬結(jié)果中可以得到當試樣彎曲到180°會產(chǎn)生裂紋的一系列材料GTN參數(shù)中也包括彎曲到°剛剛開始起裂的情況f0cf為例，平面模擬時試樣彎曲到°起裂，彎曲到后擴展了0.6mm。而三維模型彎曲到起裂，彎曲到180后裂紋并沿厚度只擴展了這是三維模型與二維模型在裂紋擴展上的區(qū)別而在起裂時間上相近因此可以認為當材料的GTN參數(shù)達到f=0.008f=0.01f時試樣在彎曲到剛0cf剛起裂，也就是說如果材料的抗延性斷裂性能更差的話，那么試樣在彎曲到180°時必然會發(fā)生開裂。材料的抗延性斷裂性能可以用彎曲起裂時起裂位置的斷裂應變值來表示。從表中的模擬結(jié)果還可以歸納出完全失效時的空洞體積分數(shù)f角度α和斷裂應變ε三者之間的兩兩關(guān)系，如圖所示：180

170160150140

fc=0.01

130120110100

f

f12

ff160150140

B

1301201101000.460.480.500.520.54

f圖12完全效的洞體分f起角α和裂變ε三者間兩關(guān)fif從圖中可以看出試樣在彎曲到時的斷裂應變大致為也就是說當材料的彎曲斷裂應變ε小于0.51時，試樣彎曲到°時會發(fā)生開裂。另外還通過模擬拉伸實驗的方法來測定彎曲會發(fā)生開裂的材料力學性能用調(diào)試好的GTN參數(shù)進行材料的拉伸試驗模擬，模擬結(jié)果與的實驗結(jié)果相比較結(jié)果較為吻（如圖所示明構(gòu)建的拉伸試驗模型較為可靠。

10008006004002000

strainstrainexperiencestrainbystrainbyexperience0.00.10.20.30.40.50.60.7圖13拉伸驗模的比取彎曲會發(fā)生開裂的三組GTN數(shù)進行了拉伸試驗模擬，獲得了相應的應力應變曲線（圖）和力學性能參數(shù)（表13

P

50000450004000035000300002500020000150001000050000-5000

05

101520253035displacement

9008007006005004003002001000-100

0.00.10.20.30.40.5圖14不同材拉試模得的荷移線真力應曲表2模得的同材的伸學能最大載荷（KN）fo=0.005,fc=0.01,ff=0.1445.14044.883

斷后伸長率（）

斷面收縮率（%）

拉伸斷裂應變

綜合以上的研究內(nèi)容可以歸納出當材料的斷后伸長率低于47%斷面收縮率低于、拉伸斷裂應變低于0.38、彎曲斷裂應變低于0.49時，無晶間腐蝕的試樣在采用彎