[发明专利]一种含裂纹类缺陷结构的动态断裂评定方法

摘要

一种含裂纹类缺陷结构的动态断裂评定方法，测试结构材料在不同应变率下的真实应力σ_true‑应变ε_true关系曲线及准静态屈服强度σ_y、结构材料在不同加载速率下的动态断裂韧性K_Id及准静态断裂韧性K_IC；拟合构建结构材料动态屈服强度σ_yd与应变率之间的关系式，等效应力σ_eq与等效应变ε_eq、等效应变率之间的本构关系式，动态断裂韧性K_Id与加载速率之间的关系式；获得含裂纹结构裂尖节点应力强度因子K_I、等效应变ε_eq时程变化曲线，裂尖节点加载速率应变率时程变化曲线；计算不同时刻的断裂比K_r和载荷比L_r、构建动态失效评定图，计算得到的(L_r、K_r)作为评定点与失效评定曲线进行比较。通过引入动态载荷作用下裂尖位置处材料承受的应变率和加载速率影响，实现含裂纹类缺陷结构的动态断裂失效评定。

主权项

1.一种含裂纹类缺陷结构的动态断裂评定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、测试结构材料准静态屈服强度σ_y和准静态断裂韧性K_IC；根据待评定结构承受的动态载荷，测试结构材料在不同应变率下的真实应力σ_true‑应变ε_true关系曲线，测试结构材料在不同加载速率下的动态断裂韧性KId；S2、拟合构建结构材料动态屈服强度σ_yd与应变率的函数关系表达式拟合构建结构材料等效应力σ_eq与等效应变ε_eq、等效应变率之间的本构关系表达式拟合构建结构材料动态断裂韧性K_Id与加载速率之间的函数关系表达式S3、确定待评定结构的几何尺寸、边界条件、裂纹参数，根据步骤S2中获得的材料等效应力σ_eq与等效应变ε_eq、等效应变率之间的本构关系表达式，建立含裂纹结构的有限元模型，获得裂尖节点应力强度因子K_I、等效应变ε_eq的时程变化曲线；S4、对步骤S3中的裂尖节点应力强度因子K_I和等效应变ε_eq分别进行时间求导得到裂尖节点加载速率和等效应变率的时程变化曲线；S5、计算不同时刻的断裂比K_r＝K_I/K_IC和载荷比L_r＝σ_ref/σ_y，其中σ_ref为参考应力，取为结构特定点的等效应力σ_eq，所述结构特定点满足：若σ_ref＝σ_yd时，结构将发生完全塑性失效；根据步骤S2中结构材料动态屈服强度σ_yd与应变率之间的函数关系表达式和结构材料动态断裂韧性K_Id与裂尖节点加载速率之间的函数关系表达式，步骤S4中的裂尖节点加载速率和等效应变率的时程变化曲线，构建待评定结构材料的动态失效评定曲线，该失效评定曲线的方程形式为式中，为失效评定曲线的截断点，图中载荷比L_r为横坐标，断裂比K_r为纵坐标；S6、将步骤S5计算得到的不同时刻的参量(L_r、K_r)作为评定点，描绘到待评定结构材料失效评定曲线构成的失效评定图中且与所述的失效评定曲线进行比较。