高強鋁合金細觀區(qū)域裂紋擴展模擬.pdf

1、在國民經濟發(fā)展和國防建設高強鋁合金有著非常重要的戰(zhàn)略地位,它是目前很多民用飛機、軍用飛機以及交通運輸工具中不可替代的重要結構材料,這主要是由于其具有強度高、加工性能良好、價格低廉等突出的性能優(yōu)點。然而,材料和結構中的缺陷是不可避免的,在載荷作用下由于材料缺陷存在導致飛機、船舶、車輛、核能、化工及海洋工程等結構最主要的失效形式。材料裂紋端點附近細小區(qū)域內的力學行為對材料的斷裂現(xiàn)象起到了主要的決定性作用。因此從細觀模型出發(fā),采用合理的材料本

2、構關系,對含缺陷細觀區(qū)域7055高強鋁合金材料韌性裂紋擴展的研究就有著十分重要的意義。
　　本文對鋁合金細觀區(qū)域裂紋擴展進行了兩個方面的研究。一方面,建立鋁合金細觀區(qū)域單邊細裂紋模型,在一對均勻的拉應力作用下模擬裂紋擴展,并且對裂紋擴展過程中的裂紋前緣應力場的演化情況進行研究。結果表明:在加載的過程中,S11應力的最大值出現(xiàn)在離端點有一定距離的裂紋延長線上而不是裂紋端點處,這主要是由于裂紋端點附近材料發(fā)生了軟化,導致裂紋前緣應力場

3、重新分布的結果。然而裂紋前緣的等效塑性應變(PEEQ)隨著載荷的增大而顯著增大;但是裂紋線方向上的等效塑性應變(PEEQ)卻明顯減小,說明材料損傷發(fā)生于裂紋前緣較小的區(qū)域內,并沒有對其它區(qū)域產生很大影響。
　　另一方面,在ABAQUS有限元平臺上建立293K溫度下對多個材料缺陷細觀區(qū)域模型在復雜載荷作用下導致裂紋擴展進行了相關的數(shù)值模擬。分析了裂紋擴展過程。通過對比同一模型在一對均勻的拉應力作用下裂紋形成過程及結果可得復雜載荷作用