多尺度下裂紋斷裂過程區(qū)力學特性分析.pdf

1、以應力腐蝕破裂（SCC）為代表的環(huán)境致裂（EAC）問題是影響核電設(shè)備長期安全運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： （1）利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； （2）

2、在研究內(nèi)聚應力等相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，推導出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； （3）在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應力應變場分布，結(jié)果表明利用子模型技術(shù)獲得比較準確的裂紋尖端應力應變場分布是可行的； （4）在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應力應變場； （5）當應力強度因子為30MPa.m1/2時，分

3、析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應力、最大主應力和應變的影響，結(jié)果表明，裂紋擴展長度對試樣整體應力應變分布影響不大，而對裂紋尖端區(qū)域有較大影響； （6）介觀尺度上對比分析了彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過程中的裂紋尖端應力應變場，結(jié)果表明彈性模量對應力的影響較大而對應變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應力應變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預測研究奠定了