金属延性断裂准则精度的评价

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1、第18卷第2期塑性工程学报Vo1．18No．22011年4月JOURNALOFPLASTICITYENGINEERINGApr．2011doi：10．3969／j．issn．1007—2012．2011．02．021金属延性断裂准则精度的评价(中国石油集团石油管工程技术研究院，石油管力学和杨锋平罗金恒张华环境行为重点实验室，西安710065)张广利张奕摘要：为考察实际使用中1O种断裂准则的精度，以2A12一T4铝合金为材料，进行5种不同应力状态的拉伸断裂试验，并在ABAQUS中计算其相应的有限元模型。当试验值与有限元结果足够接近时，提取有限元计算结果以研究各种准则的表现。结果显示，对于应力状态

2、简单的试验，大多数准则均表现较好；对于应力状态稍复杂的试验，多参数断裂准则总体上优于单参数准则，其中以Norris准则、Wilkins准则表现最为优异。关键词：延性断裂准则；断裂阈值；应力三轴度；有限元方法中图分类号：TG113．2文献标识码：A文章编号：1007—2012(2011)02—0103—04EvaluationofductilefracturecriterionsYANGFeng-pingLUOJin-hengZHANGHuaZHANGGuang-liZHANGYi(TheKeyLaboratoryforMechanicalandEnvironmentalBehaviorofTu

3、bularGoods，CNPC，TubularGoodsResearchInstituteofCNPC，Xian710065China)Abstract：Inordertostudythereliabilityof10ductilefracturecriterions，5kindsoftensiletestsfor2A12一T4aluminumalloy’Swereconducted．FiniteelementmodelswerebuiltrespectivelyandsolvedinABAQUS．TheFEMresultswereextractedtoeva]一uatethesecriter

4、ionswhentheFEMandexperimentalresultswerecloseenough．ItiSfoundthatinthecaseofsimplestressstate，mostcriterionsdisplayfavorably；inthecaseofcomplicatedstressstate，criterionswithmorethanoneparameteraremorerelia—blethanthatwithsingleparameterwiththeNorriscriterionandWi1kinsductilefracturecriterionbeingthe

5、best．Keywords：ductilefracturecriterion；fracturethreshold；stresstriaxiality；finiteelementmethod(FEM)验，考察了7种断裂准则，其结论为，最大剪应力引言准则、w准则、wilkins准则均是理想的延性断裂准则。文献[13]对钢和铝合金试件采用专业成形金属延性断裂是金属失效类的重要模式，延性软件进行了模拟，认为其所考察的准则均不能很好断裂主要关注的是其断裂阈值，即什么时候断裂。地预测塑性成形断裂，并根据Brozzo准则和等效应目前现有的延性断裂准则已有很多_】]，但关于如何变准则提出了修正准则。这些研究工

6、作虽然为后续评价现有准则的精度，文献El0—13]是为数不多的相的研究和工程应用提供了一定参考，但由于研究结关报道。其中文献[1O]采用有限元方法模拟了简单论差距太大，让人莫衷一是，因此对常见延性断裂金属成形过程中的初始断裂，并研究了9种不同准则准则的进一步考核显得十分必要。本文试图找出一的精度，认为单位体积塑性功准则最为有效。文献种或几种精度较好的准则，或者确定某些准则的适[11]也利用有限元方法考察冷锻成形中的断裂准则，用范围，以便于使用。本文选择10种常见的延性断并统计了铜和铝合金的圆柱压扁试验数据，用于校核裂准则，利用5种不同形状结构件的断裂试验以及这些准则，其给出的结论认为，没有一种

7、准则能够对有限元模拟试验，比较了各种准则的优劣以及适用所有材料都适用。文献[12]利用铝合金l5种不同试范围。在试验类型设计时，更多地选择了金属作为结构件受载时的试验类型，从而考察延性断裂准则杨锋平Dmail：YYfPP@163．corn在更广泛应力状态下的预测精度。在计算结果统计作者简介：杨锋平，男，1982年生，浙江桐乡人，工程时，则从变异系数角度考察了不同应力状态下，准师，博士，研究方向为金