灰铸铁拉伸与扭转破坏实验的强度条件分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com288西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(2000)Vo1．16No．3文章编号；1006—4710(2000)03—0288—04灰铸铁拉伸与扭转破坏实验的强度条件分汤安民，刘泽明(西安理工大学理学磊夜幕i蘑隔，陕西西安71(】c]48)摘要：针对常用强度理论对脆性材料在复杂应力状态下的脆性断裂破坏，理论计算与试验结果误差较大这一问题，对铸铁材料的拉伸破坏试验厦扭转破坏实验的结果进行了分析。研究了复杂应力状态下单元体内各物理量对材料脆性断裂的影响，修正了第一、第二强

2、度理论，给出了一个铸铁脆性断裂的强度务件。新的强度条件托较好解释铸铁材料的扛伸、扭转破坏实验结果。董中詈图分类号：03464A锨口诣．揠卯7．文献标识码：f{、I。StrengthConditionalAnalysisforCastIronFailureExperimentinTensionandTorsionT奸ffjI；上‘IANGAn—min—LlUZe—ming(Xi'anUniversityofTechnology．Xi’an710048,China)Abstract：Inviewofexistingstrengththeoryofbrittlefractu

3、reproblemoccuredinbrittre硷血terialssubjectedtocomplicatedstressstates，experimentaIresultsintensileandtorsionforcadironareanalyzedinthispaper，andtheeffectsofvariousphysicalquantitiesintheelementsubectedtocomplicatedstressstatesonbrittlefractureofmaterialsarestudied．Onthebasisofwhichtheexi

4、stingfirstandsecondstrengththeoriesaremodified，andastrengthconditionofbrittlefractureforCaStironisgiven．Thene＼vstrengthconditionmayinterprettheexperimen—ta1resultsintensionandtorsionfailureforcast1ron．Keywords：strengththeory；brittlefracture}torsionfailure；castiron任何工程结构的设计制造，都需要解决材料在复杂应

5、力状态下的强度问题。长期以来，人们从对材料破坏的认识出发，根据一些简单的试验结果建立复杂应力状态下的强度条件．形成了系统的古典强度理论。古典强度理论认为，常规材料的破坏主要分为脆性断裂与塑性屈服两种，拉应力是影响材料断裂的主要因素，剪应力是影响材料塑性屈服的主要因素。相应的强度理论也分为两类，一是基于拉应力为主，解决材料脆性断裂的理论；二是基于剪应力为主，解决材料塑性屈服的理论近年来+着重于剪应力作用的强度理论研究较为深人，如双剪系列强度理论的提出，能较好解决岩土类材料的受压破坏。但对于材料脆性断裂问题，存在问题较多j，现有的几种强度理论的表达式对脆性材料在复杂应力状

6、态下的脆性断裂破坏，理论计算与试验结果误差较大。本文对铸铁材料的拉伸破坏试验及扭转破坏实验的结果进行分析，研究了复杂应力状态下单元体内各物理量对材料脆性断裂的影响．结合细观力学韧性断裂机理的研究，给出了一个铸铁脆性断裂的强度条件。1几种铸铁试件破坏实验及讨论1．1拉伸、扭转破坏试验实验采用了HT150、HT200、HT250三种灰铸铁材料，加工成四种试棒。①材料HTI50，圆形试件收稿日期1999—09—05责任编辑陈洁作者简介c沥安民(1958一)．男．西安理工大学高级工程师+研究方向为断裂力学。维普资讯http://www.cqvip.com汤安民等：灰铸铁拉伸与

7、扭转破坏实验的强度条件分析289一14ram；②材料HT200，圆形试件一14mm；③材料HT200，空心圆试件，D一14ram，一6mm；④材料HT250，圆形试件一14ram。以上试件各用六根，利用wDw100电子万能试验机与NJ50扭转试验机，分别进行常规拉伸破坏试验和扭转破坏实验实验结果见表l、2，其中f、M中的i均为试样号。表1铸铁拉忡破坏实验结果在扭转试件中，破坏时最大剪应力等于试件中最大拉应力o'b。由以上实验结果可以看出，同种材料断裂时，试件中的最大拉应力在扭转实验中高出拉伸试验许多。试验中测出的HT200灰铸铁拉伸、扭转主应力与应变