刘彦杰，李明强，杨卫平

（航空工业第一飞机设计研究院强度设计研究所，西安710089）

0 引 言

金属延性断裂是飞行器金属实体类结构，例如接头、加强框等结构，最重要的破坏形式。复杂的结构细节特征及载荷作用形式对飞行器实体结构的精细化设计和验证提出了较高的要求。金属实体类结构的失效破坏属于金属材料在复杂应力状态下的失效破坏，试验研究表明，在不同应力状态下金属材料呈现出不同的屈服及破坏行为。利用精细有限元数值仿真预测金属结构延性断裂行为成为结构精细化设计的重要手段，其前提是建立合理的适用于复杂应力状态的金属屈服准则。只有在正确预测复杂应力状态下材料初始屈服以及后继屈服塑性硬化行为的基础上，才能进一步研究金属结构断裂行为。

经典von Mises理论（J2理论）认为，复杂应力状态下材料的弹塑性本构关系可以通过引入等效应力和等效应变的概念等价为一维问题，即单一曲线假设。然而，大量试验和理论研究表明，单一曲线假设并不能很好地描述材料在复杂应力状态下的弹塑性本构规律，金属屈服行为与应力状态有着密不可分的关系。目前国内外已有大量文献研究应力状态参数对金属材料屈服面的影响。最早受到关注的是静水应力（或应力三轴度）参数，并产生了多种基于静水应力（或应力三轴度）修正的von Mises模型：W.A.Spitzig等对铝合金和钢的研究表明静水应力显著影响金属材料的屈服应力，且认为两者线性相关；……