张亚林，惠 虎，周忠强，丛湘纯，胡馨丹

(华东理工大学 机械与动力工程学院，上海 200237)

0 引言

机械结构的脆性断裂是最为危险的一种失效模式，获取低温脆性条件下压力容器与承压管道的断裂韧度在断裂力学评估中尤为重要[1]。然而对承压结构常用的铁素体类钢来说，在低温下的断裂韧度呈现出本质的分散性。近30年的发展，在定量描述铁素体类钢在转变区间的断裂韧度方面已经取得了重大的发展。标准ASTM E1921(主曲线法)仅需要通过少量的试验，由一个参考温度T0就可以描述整个转变区间不同失效概率下的断裂韧度[2]。为了得到有一定安全裕量的评价结果，标准中要求被测试样高度拘束，也即是要有足够的面内和面外尺寸来保证试样裂纹尖端处于高的拘束状态[3]。

拘束可以理解为结构对裂纹尖端塑性变形的阻碍，拘束问题一直是国内外研究的热点[4-7]，其中的研究思路大致分为两类：一类是基于宏观整体载荷参数(JⅠc,KⅠc和COD)，如Williams的K-T理论[8]，O′Dowd的J-Q理论[9]和Yang的J-A2理论[10]等；另一类是基于细观损伤/断裂力学局部法模型[11]，纳入了裂纹尖端断裂过程区的实际的应力应变，因而局部法自然地容纳了拘束对裂纹场和材料损伤断裂行为的影响[12]。局部法相对于整体法来说是一种自下而上的研究方法。

Irwin[13]的研究表明试样的厚度剧烈地影响试样的表观断裂韧度，随着厚度的增加断裂韧度逐渐减小,直至达到平面应变应力状态断裂韧度出现一个下平台。Yang等[14]研究了不同的拘束参数和断裂韧度的关联，比较了不同拘束参数的适用性，并提出一个统一的拘束参数Ap可以灵敏响应面内外拘束程度的变化。……