姜 薇，李亚智，苏 杰，束一秀

(西北工业大学 航空学院，西安 710072)



2024-T3铝合金拉伸及剪切断裂行为

姜 薇，李亚智，苏 杰，束一秀

(西北工业大学 航空学院，西安 710072)

2024铝合金材料在拉伸和扭转载荷作用下表现出截然不同的失效机理。结合试验和数值方法，研究了应力状态对2024-T3铝合金韧性断裂行为的影响规律。首先，对圆棒和薄壁圆筒试验件分别进行了拉伸和扭转试验，从断面形貌以及断裂应变与应力状态间关系两个方面，考察了应力状态对2024-T3铝合金断裂机理的影响规律。然后，基于Gurson理论在商业有限元软件ABAQUS中开发了同时适用于拉伸和剪切断裂模式的细观损伤本构，对2024-T3铝合金的弹塑性响应和裂纹扩展路径进行了数值分析。与试验结果对比研究表明，本文发展的细观损伤本构能够较好预测延性金属材料在多种应力状态下的损伤破坏过程。

延性断裂；拉伸失效；剪切失效；细观损伤模型；Gurson理论

0 引言

延性金属材料的断裂过程强烈地依赖于应力状态，在不同应力三轴度作用下，呈现出截然不同的断裂机理[1-3]。高应力三轴度时，微孔洞扩张引起材料软化，随后发生由孔洞之间韧带颈缩主导的破坏；低应力三轴度时，微孔洞的体积并不发生明显变化，但形状发生明显改变(旋转、扭曲)，最终导致孔洞间韧带剪切主导的破坏。Bao和Wierzbicki[4-5]针对不同几何形状的试验件，试验研究了断裂应变与应力三轴度之间的关系，考察了2024铝合金材料在不同应力状态中的破坏行为。……