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汤安民文章编号：ｌ００３—８７２８（２００１）ＺＫ—００２０一０３
塑性变形对金属材料断裂形式的影响
汤安民，刘泽明
（西安理工大学，西安７１００４８）
摘要：通过对不同金属材料在平面复合栽荷形式下，裂端启裂区孔洞成核形状、聚‘合方式的试验分析，结合常规破坏试验结果与应力场的计算，得出：随试件塑性变形从小向大的改变，材料中孔洞的形状由球形逐渐变化为椭球形、长条形、细长形，孔洞横向连接逐渐减弱，纵向、斜方向连接不断增强，断裂形式也由正拉断逐渐转为剪切断裂，导致材料断裂发生的根本因
素、是危险点上某应力参数达到了材料的断裂
临界值。
关键词：金属断裂；孔洞聚合；应力三维度；塑性变形
中图分类号：（）３４６．４文献标识码：Ａ
金属材料复合型断裂过程中，裂端发生不同程度的塑性变形，导致该问题的研究较为复杂。长期以来不少学者认为塑性变形引起的塑性损伤积累是导致韧性材料断裂的重要因素，有的理论直接用塑性应变表达材料韧断的临界条件，也有理论把塑性应变作为影响临界孔洞扩张比的重要因素ｎ矗］，但现有的理论在解释材料大变形断裂时与试验结果常有较大出入［３“］。本文考察了Ｉ。Ｙ１２铝合金、ＨＹｌｏＯ、ＨＹｌ３０软钢复合型断裂试验结果，分析了Ｉ一Ⅱ型裂端应力三维度场、主应力大小位置与方向的分布变化规律，结合Ｉ。Ｃ９Ｒ铝合金、ＱＴ７００球墨铸铁与铸铁的常规破坏试验结果。认为塑性变形的大小将影响试件内孑Ｌ洞的成核形状与聚合方式，进而影响材料断裂机制逐渐从量变到质变的改变，断裂形式由正拉断转为剪断。按照传统强度理论的思想，对不同形式的断裂，其应力场中危险点的位置、断裂方向与影响材料断裂的主要因素则可能不
收稿日期：２００１一０７—１５
基金项目：陕西省自然基金资助项目（２０００Ｃ２８）
作者简介：汤安民（１９５８一），男（汉），陕西，高级工程师同，由此对建立简单、合理的金属断裂准则提出了一个新认识。
１应力三维度与罗德参数
材料一定而应力状态不同时，材料内产生的变形将不同，断裂机制也会有所变化。为反映材料受力时不同的应力状态情况，人们引入了应力状态参数的概念，常用的参数有应力三维度Ｒ。与罗德参数肋，其表达式分别为
Ｒ。一口。／盯，（１）式中：盯。一（盯１＋ｄ２＋盯３）／３；
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对几种常见的应力状态形式Ｒ。与雎值的计算见表１，计算中泊松比ｕ取Ｏ．３。
表１不同应力状态下心与雎值的比较
表１中平面应变拉的应力状态：盯。＝盯。一盯＞Ｏ，盯３＝２ｕ盯；平面应变压的应力状态：ｄ２一百３＝口＜Ｏ，巧ｌ一２ｕ仃。
由表１可见，当受力点应力状态从三向拉伸向单向拉伸、单向压缩、三向压缩逐渐变化时，Ｒ，的代数值从大向小变化，有明显的规律性，但雎的值不随应力状态规律性变化做合理的变化，因此尺。相比肠作为反映受力点应力状态程度的参数更为
合理。Ｒ。的代数值可以综合表示应力场中三轴张 万方数据