第28卷 第3期 湖 南 城 市 学 院 学 报 （自然科学版） Vol.28 No.3 2024年5月 Journal of Hunan City University （Natural Science） May 2024 基于塑性力学新方法的Ⅰ型裂纹弹塑性研究 袁文芳1，李 铀2，陈国灿1*，崔仕泽3 (1. 莆田学院 土木工程学院，福建 莆田 351100；2. 中南大学 土木工程学院，长沙 410000； 3. 广州市市政工程设计研究总院有限公司，广州 510000) 摘 要：基于李铀教授提出的理论体系，利用ANSYS对纯Ⅰ型弹塑性裂纹问题进行有限元分析，得到裂纹尖端应力场，结合实验数据得出用应力强度因子表示的2A12、Q460C和LC4几种金属材料的纯Ⅰ型弹塑性断裂临界值，并初步验证了这些断裂韧度的准确性和适用性﹒ 关键词：弹塑性裂纹；应力强度因子；断裂韧度 中图分类号：TU313 文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2024.03.0002 文章编号：1672–7304(2024)03–0006–05 Study of Elastic-plastic ModeⅠFracture Problems Based on the New Method of Plasticity YUAN Wenfang1, LI You2, CHEN Guocan1*, CUI Shize3 (1. School of Civil Engineering, Putian University, Putian, Fujian 351100, China; 2. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410000, China; 3. Guangzhou Municipal Engineering Design and Research Institute Co. Ltd., Guangzhou, Guangdong 510000, China) Abstract: Based on the new method of plasticity the elastic-plastic modeⅠfracture problems, of which a wide range is yielding, those have been studied by the finite element analysis. The stress fields of the crack tips have been calculated by ANSYS .The critical values of 2A12, Q460C and LC4 have been represented by the stress intensity factors according to the experimental data and their accuracy has been validated. Key words: elastic-plastic fracture; the stress intensity factor; fracture criterion 由于材料本身存在的冶金缺陷，或者加工、制造和使用等过程所造成的损伤，材料或结构多少都会存在缺陷﹒这些微小的缺陷或微裂纹会随着外力的增大而延伸和扩展，逐渐发展成为裂纹，会大大降低其承载的能力和耐腐蚀能力，同时在使用过程中容易出现应力集中的现象，这有可能导致机械结构在低应力状态下就破坏，甚至造成突发性灾难性事故[1]﹒因此，研究结构和构件中出现的裂纹问题具有重要的理论意义和工程应用价值﹒本文以李铀教授在《塑性力学引论》中总结出的新的理论体系为理论基础，结合有限元数值计算软件ANSYS研究不同金属材料纯Ⅰ型弹塑性裂纹问题的断裂韧度[2-4]﹒ 塑性状态下仍然可以应用，方程中的应变?ij分解e为2个部分，一部分是弹性应变，记为?ij；一部pp分是塑性应变，记为?ij﹒塑性应变?ij可以表示ee为弹性应变?ij的函数，其中弹性应变?ij与应力?ij之间的关系仍然符合广义虎克定律，这样，就建立了一个用于解决弹塑性问题的统一基本方程组[3]： ?ij,j?Fi?01e?ij?(?ie,j??ej,i)2?ij3??e?ij????ij2GEpp?ij?Fp(?ij,?)11pp?ij?(?ip??)或??(?i,j,jj,iij22???????﹒ (1) ??????j,i)??1 塑性力学新方法简介 在弹性状态下成立的平衡方程和几何方程在 收稿日期：2024-01-10 基金项目：福建省引导性计划重点项目(2014Y0071) 第一作者简介：袁文芳(1989-)，女，江西赣州人，助教，硕士，主要从事断裂力学等研究﹒E-mail: yuanwf1018@163.com﹒*通讯作者简介：陈国灿(1963-)，男，福建仙游人，教授，博士，主要从事超高强混凝土研发与应用研究﹒E-mail: 357002341@qq.com
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