材料拉伸力学性能研究与探讨.doc

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1、材料拉伸力学性能研究与探讨目录内容：1、弯曲角度对试样应变分布和裂纹起裂和扩展的影响；2、压头直径对试样应变分布和裂纹起裂和扩展的影响；3、材料拉伸力学性能（真应力-真应变关系），GTN损伤参数（材料延性断裂应变），对试样应变分布和裂纹起裂和扩展的影响。开裂效果图1、压头直径（标准5mm）一定，研究弯曲角度对试样应变分布和裂纹起裂和扩展的影响；应变分布取值：两条路径（如图1、2所示）1路径1,沿试样中心平面下方的长度方向（起裂点在中间）2路径2,沿试样中心平面的厚度方向（起裂点在最下方）在弯曲过稈中

2、试样上部分受压应力作用，下部分受拉应力作用，因此出现裂纹的位置必然是试样的下表面。路径1取自试样下表面起裂点处的左右两侧，结果如图3所示。■I1I1I'I■I'I•6・4・20246location（mm）(O山山d)3图3随着角度的变化试样沿路径1的应变分布情况（是哪个方向的应变?）这个是等效塑性应变PEEQ,没有方向。考虑受拉部分的塑性应变，我重新取了PE11（X轴塑性分量），沿长度方向。如图3b图中每条曲线分别代表试样弯曲到一定角度时的应变分布情况。可以看出在整个弯曲过程中路径中间位置的应变总

3、是最大，远离中间位置区域的应变逐渐减小，这与理论事实相符合。刚开始弯曲的时候，弯曲角度比较小，曲线较为平滑;随着弯曲角度的增大，整体的应变均增大，图中表现为曲线上移。而在曲线中间以及两侧附近有着向上突起的尖角，这是由于这些区域应力应变较大，使得材料内部的孔洞形成、聚合和长大的速率也较大，进一步影响到这一区域应变的增大速率，因此应变曲线不再平滑（用不易起裂的材料算，看是否光滑?）不易起裂的材料曲线较为光滑。从图中我们还可以看出，在弯曲角度大于160。时的四条曲线基本重合，即应变值保持不变，这说明试样在

4、弯曲到160。时已经起裂了（可能是宏观滑脱了！）但实际上观察到的是在160。起裂，。而且曲线最高点的位置也正是试样起裂的位置，起裂点的应变最大值即为试样的弯曲断裂应变（对延性好的不起裂材料，该应变最大值并非断裂应变，对你前面用不同GTN参数的计算，做上面的图3,即可找出不同材料的断裂应变）。0010355560657080584—1.1—1—4—1—二三二二-0.26图3blocation(mm)着角度的变化试样沿路径1各位置长度方向的应变分布情况图3b中可以看出，在试样中间大约5mm的范围内（压头

5、直径为5mm）,各位置沿长度方向的塑性应变随着弯曲角度的增大而增大。而在这一范围之外的两侧，应变规律恰好相反。0.75-0.70-0.65-0.60-0.55-0.50-0.45-0.40-0.35-0.30-0.25-0.20-0.050.00二二二三??0550500001356678581111111I■I011■I'I234locatiom(mm)图4随着角度的变化试样沿路径2的应变分布情况（该应变是哪个方向的应变?如果是垂直于路径2方向的应变，则可做出拉和压应变・）该应变也同样是PEEQ,

6、垂直与路径2方向的应变应该是PE11,如图4b所示。0.60.40.2-—0.0-邑3-0.2--0.4-•0・6IaIbi・丨■丨01234locatiom(mm)图4b随着角度的变化试样沿路径2各位置在厚度方向上的应变分布情况（图中负值表示压应变，正值表示拉应变）同样地，图4中可以看出越靠近试样的上下表面，应变值就越大，这是试样上下表而分别受压、拉作用造成的（可做出拉和压应变）图4b中已经表示出。试样的应变随着弯曲角度的增大而增大。当弯曲到160°时，试样出现裂纹，起裂点（图中4mm位置，好象是

7、0mm位置.我指的是起裂点的位置，Omm位置是上表面受压处，它的等效塑性应变值很高，比下表而4nnn处的起裂点的应变还大）的应变值达到最大，并且不再随弯曲角度增大而变化，图中表现为160。之后的四条曲线在4mm处重合，局部放大图如图5所示。0.512-0.508-0.504-0.500-3.703.723.743.763.783.803.823.843.863.883.903.923.943.963.984.00locatiom(mm)二三二二?少・少・OoO1581图5随着角度的变化试样起裂点附近

8、沿厚度方向的应变分布情况由图5可以得出弯曲角度对裂纹扩展的影响:在弯曲到160°时（也就是说弯到160度后,再弯好象意义不大，标准可否改为弯到160度）这个问题就是考虑到了在弯曲角度接近180°时实际试样会出现滑脱现彖。，试样开始岀现裂纹。随着弯曲角度的进一步增大，起裂点的应变保持最大值（断裂应变值）不变，而在下表而起裂点（图中4mm处）沿厚度向上的位置，也就是图中小于4n）m位置处的应变则随着弯曲角度的增大不断增大，直到达到断裂应变值位置，这说明了裂纹随着弯曲角度增